基因代谢速度决定哺乳动物进化

通常认为人类和黑猩猩之间仅有1%～2%的基因差异，但事实上，区分人类和黑猩猩的基因比科学家预料的要多。一项新的研究表明，把人类和近亲——黑猩猩区分开的是人类获得新基因、抛弃旧基因的速率。

人类比黑猩猩和其他哺乳动物基因代谢速度快。（图片提供：《科学》杂志网站）

 
人类和黑猩猩这两个物种500万年以前还是一家，通常认为现在只有1%～2%的基因差异。但是这个百分比指的是基因中核糖的不同。然而，进化不仅仅能够修补基因序列，即使基因本身不变，不同物种基因副本的数量也是可变的。基因有时增加，有时丢失。然而，定量计算这种得失很难，要求知道许多物种完整的基因组序列。
 
现在，由于一些哺乳动物的基因组测序已经完成，并有了一套新的统计方法，美国印第安那大学的Matthew Hahn和同事进行了基因代谢（gene turnover）计算的研究。他们测量了6种哺乳动物基因组中基因复制和丢失的速度。在观察了1万个基因家族中的大约12万个基因后，研究人员发现哺乳动物的基因代谢比犬类和啮齿动物快。而人类基因代谢的速率更快，是猴子的1.6倍，非哺乳动物的2.8倍。由于这么快速的淘汰更新，人类22000余个基因中，有6.4%没有在黑猩猩中表达出来，这导致两者表现出来的差别更加大了。
 
“你可以把基因组想象成旋转门——基因通过它进进出出。”Hahn的这一成果10月18号在线发表在《遗传学》上。他表示，基因代谢为自然选择提供了“燃料”，迅速扩张的基因家族显示出DNA的适应性变化。其中一支异军突起的基因家族是一组脑基因，它们在人类中扩大了一倍多。
 
美国科罗拉多大学的基因组生物学家James Sikela表示，该研究强调了“基因代谢在哺乳动物进化过程中的重要作用”。但是他警告说，研究人员使用的最近“完成”的基因组序列可能会存在所谓的装配误差（assembly errors），并且很难证明一个基因完全缺失，另外，基因多余的副本可能被忽视。这些因素都会导致速率估计不准确。不过Hahn表示，他们测试了误差的影响，在考虑误差的情况下，所得数据还是可以解释人类快速的基因代谢率对进化的影响。