一條文昌魚(yú)，它是人類(lèi)和其它有脊椎動(dòng)物的遠古近親。它似乎和一種早期無(wú)脊椎生物在它發(fā)生那兩次嚴重的基因復制錯誤之前的狀態(tài)相當相似
一項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復制——這是一次“程序錯誤”，但是這一個(gè)“錯誤”卻意外地觸發(fā)了其它生物包括人類(lèi)的最終出現。
好消息是這一次古老的基因“突變”極大地改善了細胞通訊系統，因此我們的身體細胞整合信息的能力比現有最先進(jìn)的智能手機還要好。不過(guò)也有壞消息，那就是這種信息通訊偶爾會(huì )出現崩潰，導致這一現象的基因淵源最早可以追溯到寒武紀時(shí)期，這一缺陷會(huì )導致糖尿病，癌癥和神經(jīng)錯亂。有關(guān)這一研究的論文作者之一，英國鄧迪大學(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(guò)程在一只無(wú)脊椎動(dòng)物的身上出現了錯誤，它繼承了兩次原本應當只繼承一次的基因組。而在后來(lái)的幾代中，這一錯誤反復發(fā)生，基因數量再次翻倍。”
麥肯托什教授表示，這樣的基因復制現象也同樣存在于植物演化過(guò)程中。因為采用這種新方法繁殖的后代在自然界中的適應和生存能力顯然更強。她說(shuō)：“這種復制并非是穩定的，然而絕大部分被復制的基因都很快丟失了，遠遠早于人類(lèi)出現之前。”但是麥肯托什教授和她的小組發(fā)現確實(shí)有一小部分幸存了下來(lái)。[未解之謎小狼觀(guān)天下www.canghaiyue.com/weijie/]
她的研究組對人體細胞內數百種不同的蛋白質(zhì)進(jìn)行研究，考察它們對生長(cháng)因素和胰島素的反應情況，胰島素是荷爾蒙的一種。在這一過(guò)程中涉及的關(guān)鍵性蛋白質(zhì)被稱(chēng)作14-3-3。在這項最近的研究工作中，科學(xué)家們對這些蛋白質(zhì)進(jìn)行制圖，分類(lèi)并展開(kāi)生物化學(xué)分析。正是在這一過(guò)程中她們回溯到了最初的基因復制時(shí)期，回溯到了寒武紀。
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(guò)麥肯托什教授表示現代生活在海中的文昌魚(yú)似乎和這種早期無(wú)脊椎生物在它發(fā)生那兩次嚴重的基因復制錯誤之前的狀態(tài)相當相似。因此，麥肯托什教授認為“文昌魚(yú)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(lái)的蛋白質(zhì)似乎已經(jīng)經(jīng)過(guò)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(cháng)因子。麥肯托什教授表示：“因此在人體細胞內部的這一系統的行為就像是一套信號多路分發(fā)系統，就像是我們的手機能得以同時(shí)處理多條信息的功能類(lèi)似。”
盡管像這樣的“團隊合作”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關(guān)鍵性的功能是由單一一個(gè)蛋白質(zhì)實(shí)現的，比就像是在文昌魚(yú)體內那樣，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“團隊工作”，即便其中的一個(gè)或幾個(gè)出現丟失或變異，這個(gè)個(gè)體也將得以存活下來(lái)，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(lèi)深受其苦的病癥。
麥肯托什教授說(shuō)：“在二型糖尿病中，作為對胰島素的反應，肌肉細胞失去了吸收糖的能力。與此相反，癌細胞則是貪得無(wú)厭，完全打破規則，肆意搶占其它細胞的營(yíng)養，瘋狂生長(cháng)。”克里斯·馬歇爾(Chris Marshall)是英國皇家癌癥醫院所屬癌癥研究中心的細胞生物學(xué)教授。他說(shuō)他認為這項研究工作“加深了人們對于控制我們細胞行為的信號機制演化進(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)錯亂的蛋白質(zhì)大類(lèi)上。由于這項研究中可能牽涉到和遠古時(shí)期基因突變事件之間的聯(lián)系，這項研究在幫助對抗疾病的同時(shí)還將有望揭開(kāi)人類(lèi)和其它動(dòng)物的演化之謎
