自從科學(xué)家們首次發(fā)現(xiàn)超過95%的人類基因組是由非編碼元件組成以來(非編碼元件是指不會(huì)編碼任何特殊蛋白質(zhì)的DNA片段),他們就一直致力于了解這種所謂的“垃圾”DNA的作用。在過去這幾年里,ENCODE項(xiàng)目中的研究人員提出一種新觀點(diǎn),即非編碼DNA并不完全沒有用處,實(shí)際上它們是關(guān)鍵的調(diào)控元件,有助于編碼DNA完成任務(wù),構(gòu)成復(fù)雜生命的形狀及功能。
然而如今一組由多國研究人員組成的研究組提出了不同觀點(diǎn),指出一種稱為絲葉貍藻:Ultricularia gibba 即使其基因組中只有3%是非基因DNA,但仍然能生長。
文章的第一作者之一,布法羅大學(xué)的一位分子進(jìn)化生物學(xué)家Victor Albert認(rèn)為U. gibba 講述了一個(gè)奇妙的進(jìn)化基因組故事,“為什么植物基因組通常都有10-20億個(gè)堿基對(duì),而這種植物只有8200萬個(gè)堿基對(duì)呢?而這兩種情況下,植物基本上都具有相同的基因數(shù)目。就我看來,這兩者都很完美,也都是復(fù)雜的植物,那么它們的差別在哪里呢?
差別就在于所謂的“垃圾”DNA元件。U. gibba 在進(jìn)化方式上采用的方式是:通過連續(xù)幾代將非編碼元件從基因組中剔除掉,由此證明了許多復(fù)雜生命,包括人類在內(nèi),所具有的大量非基因DNA,并不是復(fù)雜生命所必需的。
當(dāng)然,為什么以及如何絲葉貍藻會(huì)在進(jìn)化過程中丟失這些元件,還是個(gè)未解之謎。Albert認(rèn)為U. gibba 是一種遺傳上變化很大的物種,很難找到令它們隨著時(shí)間的推移變得更小的一些自然選擇原因。
“這種選擇力也許十分強(qiáng)烈,這樣基因組才會(huì)發(fā)生如此的變化。我們一直無法證明這一點(diǎn),但這并不是表示它不存在,只是我們無法證明而已,”Albert說。
U. gibba 也許存在刪除內(nèi)在傾向,而其他植物則傾向于復(fù)制-粘貼插入。“這并不是意味著不存在自然選擇原因,只是代表著一些潛在趨勢也許會(huì)朝著一個(gè)方向,或者其他方向推進(jìn)。”
最后,Albert表示生物活性并不是等同于生物功能,“DNA是一種化合物,從自然特性上說,它具有某些化學(xué)生物學(xué)活性,比如能轉(zhuǎn)錄成RNA,但是實(shí)際上是否具有功能,還是個(gè)問題。”
“現(xiàn)在我們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)生物,它的基因組中97%是基因及相關(guān)的調(diào)控元件,因此這明確的表明,復(fù)雜生物并不需要所謂的‘垃圾’DNA”,Albert說,“不過這并不是說這些DNA對(duì)于人體來說無用,但這些用處是什么,我們還不清楚。”