一條文昌魚，它是人類和其它有脊椎動(dòng)物的遠(yuǎn)古近親。它似乎和一種早期無(wú)脊椎生物在它發(fā)生那兩次嚴(yán)重的基因復(fù)制錯(cuò)誤之前的狀態(tài)相當(dāng)相似
一項(xiàng)最新研究向我們講述了這樣一個(gè)故事：在大約5億年前，在海底有一條無(wú)脊椎生物經(jīng)歷了兩次成功的DNA復(fù)制——這是一次“程序錯(cuò)誤”，但是這一個(gè)“錯(cuò)誤”卻意外地觸發(fā)了其它生物包括人類的最終出現(xiàn)。
好消息是這一次古老的基因“突變”極大地改善了細(xì)胞通訊系統(tǒng)，因此我們的身體細(xì)胞整合信息的能力比現(xiàn)有最先進(jìn)的智能手機(jī)還要好。不過也有壞消息，那就是這種信息通訊偶爾會(huì)出現(xiàn)崩潰，導(dǎo)致這一現(xiàn)象的基因淵源最早可以追溯到寒武紀(jì)時(shí)期，這一缺陷會(huì)導(dǎo)致糖尿病，癌癥和神經(jīng)錯(cuò)亂。有關(guān)這一研究的論文作者之一，英國(guó)鄧迪大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院的卡羅爾·麥肯托什教授(Carol MacKintosh)表示：“借由有性生殖的生命體一般擁有兩份基因，分別遺傳自父方和母方。而在5億年前所發(fā)生的事情便是：這一過程在一只無(wú)脊椎動(dòng)物的身上出現(xiàn)了錯(cuò)誤，它繼承了兩次原本應(yīng)當(dāng)只繼承一次的基因組。而在后來的幾代中，這一錯(cuò)誤反復(fù)發(fā)生，基因數(shù)量再次翻倍。”
麥肯托什教授表示，這樣的基因復(fù)制現(xiàn)象也同樣存在于植物演化過程中。因?yàn)椴捎眠@種新方法繁殖的后代在自然界中的適應(yīng)和生存能力顯然更強(qiáng)。她說：“這種復(fù)制并非是穩(wěn)定的，然而絕大部分被復(fù)制的基因都很快丟失了，遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于人類出現(xiàn)之前。”但是麥肯托什教授和她的小組發(fā)現(xiàn)確實(shí)有一小部分幸存了下來。[未解之謎小狼觀天下www.bdwskj.com/weijie/]
她的研究組對(duì)人體細(xì)胞內(nèi)數(shù)百種不同的蛋白質(zhì)進(jìn)行研究，考察它們對(duì)生長(zhǎng)因素和胰島素的反應(yīng)情況，胰島素是荷爾蒙的一種。在這一過程中涉及的關(guān)鍵性蛋白質(zhì)被稱作14-3-3。在這項(xiàng)最近的研究工作中，科學(xué)家們對(duì)這些蛋白質(zhì)進(jìn)行制圖，分類并展開生物化學(xué)分析。正是在這一過程中她們回溯到了最初的基因復(fù)制時(shí)期，回溯到了寒武紀(jì)。
世界上最初攜帶這一基因組的生物究竟是什么目前仍然無(wú)從知曉，不過麥肯托什教授表示現(xiàn)代生活在海中的文昌魚似乎和這種早期無(wú)脊椎生物在它發(fā)生那兩次嚴(yán)重的基因復(fù)制錯(cuò)誤之前的狀態(tài)相當(dāng)相似。因此，麥肯托什教授認(rèn)為“文昌魚可以被視作是今天所有脊椎動(dòng)物的非常古老的姐妹。”
這種被一路繼承下來的蛋白質(zhì)似乎已經(jīng)經(jīng)過演化，它會(huì)形成一個(gè)“小組”，相比單個(gè)蛋白質(zhì)的情況，這種蛋白質(zhì)組能生成更多的生長(zhǎng)因子。麥肯托什教授表示：“因此在人體細(xì)胞內(nèi)部的這一系統(tǒng)的行為就像是一套信號(hào)多路分發(fā)系統(tǒng)，就像是我們的手機(jī)能得以同時(shí)處理多條信息的功能類似。”
盡管像這樣的“團(tuán)隊(duì)合作”有時(shí)也并非一直是有益的。但是研究人員們指出如果某項(xiàng)關(guān)鍵性的功能是由單一一個(gè)蛋白質(zhì)實(shí)現(xiàn)的，比就像是在文昌魚體內(nèi)那樣，那么這一蛋白質(zhì)的丟失或突變將會(huì)是致命的。而如果蛋白質(zhì)進(jìn)行“團(tuán)隊(duì)工作”，即便其中的一個(gè)或幾個(gè)出現(xiàn)丟失或變異，這個(gè)個(gè)體也將得以存活下來，盡管可能會(huì)有一些身體功能上的障礙。這種缺陷或缺陷可以解釋疾病的發(fā)生，如糖尿病，癌癥這些讓人類深受其苦的病癥。
麥肯托什教授說：“在二型糖尿病中，作為對(duì)胰島素的反應(yīng)，肌肉細(xì)胞失去了吸收糖的能力。與此相反，癌細(xì)胞則是貪得無(wú)厭，完全打破規(guī)則，肆意搶占其它細(xì)胞的營(yíng)養(yǎng)，瘋狂生長(zhǎng)。”克里斯·馬歇爾(Chris Marshall)是英國(guó)皇家癌癥醫(yī)院所屬癌癥研究中心的細(xì)胞生物學(xué)教授。他說他認(rèn)為這項(xiàng)研究工作“加深了人們對(duì)于控制我們細(xì)胞行為的信號(hào)機(jī)制演化進(jìn)程。”
麥肯托什教授和她的同事們目前正將注意力集中在一種能引起黑色素瘤和神經(jīng)錯(cuò)亂的蛋白質(zhì)大類上。由于這項(xiàng)研究中可能牽涉到和遠(yuǎn)古時(shí)期基因突變事件之間的聯(lián)系，這項(xiàng)研究在幫助對(duì)抗疾病的同時(shí)還將有望揭開人類和其它動(dòng)物的演化之謎
