商业 2023-04-28 12:36

通过比较一系列动物的基因蓝图,科学家们对我们自己的物种以及我们与其他生物共有的一切有了新的认识。

其中最引人注目的发现之一是,生命指令中的某些段落在进化过程中一直存在,代表着一条贯穿所有哺乳动物的线条,包括我们人类。

这些发现来自动物生物学项目(Zoonomia Project),这是一项国际合作,为人类特征和疾病、动物冬眠等能力,甚至是一只名叫巴尔托(Balto)的雪橇狗背后的基因提供了线索。巴尔托在一个世纪前曾帮助拯救生命。

研究人员在周四发表在《科学》杂志上的11篇论文中分享了他们的一些发现。

在威斯康辛大学麦迪逊分校研究灵长类遗传学的大卫·奥康纳说,这些研究解决了深层次的问题。

奥康纳没有参与这项研究,他说:“这是生物学的奇迹,我们与周围的事物是如此相似和不同。”“这是一种提醒我为什么成为生物学家很酷的事情。”

由麻省理工学院和哈佛大学Broad研究所的Elinor Karlsson和Kerstin Lindblad-Toh领导的Zoonomia团队研究了240种哺乳动物,从蝙蝠到野牛。他们对它们的基因组进行了排序和比较——这是生物体发育和生长所需的指令。

他们发现,在数百万年的进化过程中,这些基因组的某些区域在所有哺乳动物物种中保持不变。

一项研究发现,至少有10%的人类基因组在不同物种之间基本没有变化。许多这样的区域出现在1%的基因之外,这些基因产生了控制细胞活动的蛋白质,这是DNA的主要目的。

研究人员推测,长期保存的区域可能是有目的的,很可能是他们所谓的“调节元件”,其中包含有关蛋白质产生的地点、时间和数量的指令。科学家们在人类基因组中发现了超过300万个这样的基因,其中大约一半是以前不为人知的。

科学家们还关注动物王国的变化。卡尔松说,当他们对物种的基因序列进行比对,并将其与它们的祖先进行比较时,他们发现一些物种在相对较短的时间内发生了很多变化。这表明它们是如何适应环境的。

卡尔森说:“哺乳动物真正酷的事情之一是,在这个时间点上,它们基本上已经适应了地球上几乎每一个生态系统的生存。”

一组科学家寻找人类没有但其他哺乳动物有的基因。

耶鲁大学(Yale University)遗传学研究人员史蒂文·赖利(Steven Reilly)说,我们没有把重点放在可能创造出独特人类特征的新基因上,而是“在某种程度上把它颠倒过来”。

“丢失的DNA片段实际上可以产生新的特征,”赖利说。

例如,他说,黑猩猩和人类之间的一个微小的DNA缺失导致了基因表达的一系列变化,这可能是人类大脑发育延长的原因之一。

另一项研究关注的是一种著名动物——巴尔图犬的健康状况。

科学家们对这只雪橇狗的基因组进行了测序。1925年,这只雪橇狗带领一群狗带着救命的白喉血清前往阿拉斯加的诺姆。它的故事在1995年被制作成动画电影,它的雕像矗立在纽约中央公园。

通过将巴尔托的基因与其他狗的基因进行比较,研究人员发现,巴尔托的基因比现代品种更具多样性,可能携带的基因变异帮助他在恶劣的环境中生存下来。研究报告的作者之一、加州大学圣克鲁斯分校(University of California, Santa Cruz)的研究员凯瑟琳·穆恩(Katherine Moon)说,巴尔托“通过比较基因组学为我们提供了指导”,展示了基因如何塑造个体。

奥康纳说,他希望Zoonomia在未来能产生更多的见解。

他说,“拥有这些工具,并大胆地提出这些重大问题”,有助于科学家和其他人“更多地了解我们周围的生命”。