Science：新基因如何站稳脚跟

　　Fred Hutchinson癌症研究中心的科学家首次阐明了，一个新基因短暂而戏剧性的演化之旅，指出原本可有可无的新基因，可以在较短时间内演化成为细胞的必需基因，文章发表在六月六日的Science杂志上。

　　研究人员在果蝇中向人们展示了，基因快速转变而获得重要功能的过程。长期以来，人们一直认为古老的基因更为重要，而这项研究对这一观点提出了挑战。“以前我们过于重视老基因，对新基因关注不多，”文章的资深作者Harmit Singh Malik博士说。

　　在一个基因的漫长生活史中，基因突变得越少，说明它扮演的角色越关键。但这一命题反过来却并不一定正确，因为快速演化的年轻基因也可能是细胞不可或缺的。2010年芝加哥大学的科学家们曾惊讶的发现，新基因与老基因以相同的比例获得必要性功能，但此前人们并不了解这一现象背后的生物学机制。

　　Malik及其同事对此进行了深入研究，解析了一个新基因诞生、获得新功能并演化成为必需基因的过程。在常用模式生物黑腹果蝇中，源自HP1B基因的Umbrea基因比较年轻，仅出现于一千五百万年前。对于果蝇的必需基因来说，一千五百万年不算什么，这些基因的年龄大多是Umbrea的四到五倍，有些重要基因甚至超过十亿年。

　　科学家们将Umbrea与HP1B基因进行比较，分别检测这两种基因的蛋白产物。研究显示，这两种蛋白都位于染色体上，其中Umbrea蛋白特异性结合着丝粒。着丝粒是在细胞分裂时，帮助染色体复制和分离的特化结构。

　　对于黑腹果蝇来说，HP1B蛋白并不重要，但它需要Umbrea蛋白才能生存。研究人员发现，缺乏Umbrea蛋白的细胞，无法在分裂时正确分配染色体。随后，他们在不同的果蝇种属中检测Umbrea基因的差异。研究显示，一小段DNA的延伸让Umbrea基因变得不可或缺。

　　这项研究揭示了，Umbrea完成快速转变并获得新功能的机制，可以帮助科学家们理解细胞中的其他类似过程，例如着丝粒蛋白的演化等等。此外，一些基因能通过突变，成为癌细胞生存的必需基因，这些癌基因的演化非常之快。

　　人们一直将模式生物作为研究人体的窗口，而这项研究指出了其中的潜在局限性。尽管在模式生物和人类中，的确有不少基因执行相似的功能，但科学家们也忽视了人类所独有的基因，而这些基因仍可能是至关重要的。举例来说，黑腹果蝇的生存需要Umbrea，但它的一些近亲却完全缺乏这一基因。研究人员指出，特定种属或组织类型(如癌细胞)中的必需基因，可能在其他种属或组织中并没有那么重要。