花开美利坚-第916章
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就拿感光色素视蛋白来说，我们眼睛里有多种视蛋白，它们不仅彼此相关，还与其他动物的视蛋白有亲缘关系。在动物界已经发现了数千种不同的视蛋白基因，它们全都来自于同一个基因的复制，这个祖先基因可以追溯到大约7亿年前。
大多数基因都隶属于某个基因家族，家族中相似的基因拥有共同的祖先，可以追溯到成百上千万年前。可是，就在大约15年前，当酵母基因组测序完成时，人们发现有大约13的酵母基因好像找不到同家族的基因。人们用“孤儿”一词来描述那些独有的基因，或者一小组非常类似、却又没有已知同源基因的基因。
美国宾夕法尼亚州立大学研究复杂性状演化的肯。魏斯说：“如果看到一个基因。又找不到它的‘亲戚’，你就会觉得有点疑神疑鬼。”有人提出，孤儿基因就相当于遗传学中的活化石，就像腔棘鱼一样是一个古老家族中最后的幸存者。其他人则认为，孤儿基因也没什么特别，就是普通的基因，只不过它们家族的其他成员还没有被发现。毕竟。全基因组测序当时也才刚刚起步。
然而，随着越来越多的生物接受基因组测序，孤儿基因找到所属家族的“大团圆”结局却很少出现。到目前为止。。啃。文拼音 无弹窗更快速在完成测序的每一个物种中，不论是蚊子还是人，是蛔虫还是大鼠。人们都发现了孤儿基因，并且数量还在增长。
现在，孤儿基因的研究尚在襁褓，我们对其中绝大多数基因的了解都少之又少。我们有所了解的那一部分则涉及各种功能。有些与dNA的修复和组织有关，有些则控制着其他基因的活性。昆虫中有一种被称为flightin的孤儿基因，编码着一种肌肉翅膀蛋白，有利于昆虫的飞行。2012年，美国芝加哥大学的龙漫远团队公布了一项研究，发现近期演化产生的两个昆虫孤儿基因，有助于果蝇形成觅食行为。
珊瑚、水母和水螅等动物长有蛰刺细胞。这种复杂精巧的结构一旦受到刺激，就会放出有毒的刺丝麻痹猎物，而这种细胞的发育就是由孤儿基因操纵的。淡水水螅的口周围有摄食用的触手，触手的发育也是由孤儿基因操纵的。北极鳕的抗冻基因也是一个孤儿基因，使这种鱼能在冰冷的北冰洋中生存。
有趣的是。孤儿基因往往表达在睾丸和大脑中。最近，有人大胆提出猜想，人类大脑的演化或许有孤儿基因的功劳。2011年，龙漫远及其同事鉴定出198种孤儿基因，它们表达在人类、黑猩猩和红毛猩猩的前额叶中。这是一个与高级认知功能相关的脑区。在这些基因中，有54个是人类独有的。从演化的角度来说，这些都是年轻的基因，还不到2500万年，它们的出现似乎与灵长类动物前额叶扩大的时间一致。龙漫远说：“这一点暗示，这些新基因与大脑的演化相关。”
也有批评认为，大部分基因，无论新老，在某种程度上都与大脑的运作方式有关，况且相关并不能证明存在因果关联。不过，龙漫远引用了最近的一项动物研究来佐证他的理论。让发育期小鼠的神经元表达人类的孤儿基因SRGAP2c，结果并不能让小鼠的大脑变大，但确实可以让神经细胞中与相邻细胞联系的结构──树突棘长得更密。龙漫远主张，神经细胞间有更多的连接，或许可以增强大脑的计算能力。所以说，这些新近演化产生的人类基因，或许已经起到过塑造人类大脑的作用。德国马普学会演化生物学研究所的遗传学家迪特哈德。陶茨说：“我认为我们低估了孤儿基因的作用。”
淡水水螅的口周围有摄食用的触手，触手的发育就是由孤儿基因操纵的。图片来源：33rdsquare
从零开始
但是，这些基因到底从何而来？2003年，陶茨和一名同事提出，孤儿基因也是复制产生的，只是接下来它的演化速度很快，以至于变得面目全非，跟原来的基因已经毫无相似之处了。而且他们确实找到了证据，似乎支持这一观点。他们证明，果蝇中孤儿基因的演化速度比非孤儿基因快了3倍。
这样一来，孤儿基因就被塞进了“基因源于复制产生”的旧模型。然而，后来的研究指出，只有一小部分孤儿基因的起源可以用这种理论来解释。因此，尽管这个过程显然很重要，但它并不是孤儿基因故事的全部。“当时我们的想法看上去是有道理的，”陶茨说。“因为另一种情况似乎太不可能发生了。”
还有另一个选择吗？唯一的其他可能就是，基因的确能够从零开始，从非编码dNA的随机拼接组合中产生。这是一个长久以来一直被认为根本不现实的想法，因为从非编码dNA到一个能产生有用蛋白的基因，跨度实在太大，可能性微乎其微。但是，大自然偏偏就不按常理出牌。几年前。人们逐渐找到了证据，酵母、稻米、小鼠和果蝇中都有“从头”产生的基因。到了2009年，爱尔兰都伯林大学的戴维。诺尔斯和奥菲。麦克莱萨特证明。人类中有3个孤儿基因还真是从零开始产生出来的。
他们发现，这3个孤儿基因的dNA序列与其他几种灵长目动物中已有的序列几乎一模一样，只不过后者是非编码dNA。这意味着。这些基因必定形成于人类与黑猩猩在演化道路上分道扬镳之后。他们的研究还表明，这几个孤儿基因在多个人体组织中被转录成RNA，进而被翻译成蛋白，不过这些基因的功能目前还不清楚。
2011年，另一个团队报告说，又发现了60个从头形成的人类孤儿基因。麦克莱萨特觉得这个数字可能有点儿太高了——她相信，从零开始合成基因是一种罕见现象。
然而，另一些研究人员开始认为，这个现象或许普遍得令人吃惊。西班牙巴塞罗那市政基金医学研究所的玛尔。阿尔巴和玛卡雷娜。托尔－里埃拉主持的一项研究，对270个灵长目孤儿基因进行了分析。发现仅有14能够用复制后快速演化的理论来解释。相反，大约60％的基因似乎是全新的。“从头演化显然是一种强大的力量，随着时间不断产生出新的基因，”陶茨说，“看来大多数孤儿基因都有可能是从头演化而来的。”
可是。这怎么可能？诺尔斯和麦克莱萨特发现，他们找到的那些孤儿基因，与已有的旧基因在位置上紧挨在一起，而且还略有重合，因此这些孤儿基因或许能够“借用”旧基因的开关。类似的，阿尔巴和托尔－里埃拉也发现。270个灵长目孤儿基因中有半数从“转座子”基因中获得了部分序列，那些转座子就像寄生物一样能够在基因组中跳来跳去。与此同时，人类基因组研究ENcodE项目在2013年初发表论文称，我们的dNA中散落着成百上千万可能有用的短开关片断，而且一个开关能够搭配多个基因。
“人会生病，细菌也会，尽管细菌很微小，但是它们能被更微小的病毒——噬菌体所感染。”
珍妮咬断了嘴巴里面的巧克力棒。
“噬菌体就像个小小的注射器一般，把针头插入细菌，将自己的遗传物质强行注入到细菌体中，从而使细菌变成一个生物工厂，制造更多的噬菌体。”
凯瑟琳点点头：“病菌都是这么干的。”
“通常情况下，生病的细菌也就是被噬菌体感染的细菌最终会死亡，但也存在例外……”珍妮嘴角露出了笑意，但这种邪恶怪科学家的感觉是怎么回事……？
“一些彪悍的细菌可能驯化噬菌体，使噬菌体成为细菌的盟友。彪悍的细菌会将噬菌体的基因组整合到自身的基因组中，帮助它们抵抗恶劣环境或是抵抗抗生素，通俗地讲使之成为超级细菌。”
超级细菌什么的，凯瑟琳当然知道了，在21世纪的时候，这玩意儿却曾经也闹得沸沸扬扬了。
超级细菌因为抗生素无效，在印度等地引起了不小的波澜。
“噬菌体侵入细菌后，它们会以两种方式进行自我复制。第一种方式是野蛮暴力的，噬菌体侵入细菌后抢占资源，复制合成大量的新噬菌体，这个过程称为‘溶菌周期’。第二种方式是和平的，噬菌体dNA渗透到细菌的基因组里，并且成为细菌基因组的一部分，当细菌繁殖的时候，它们随之同时繁殖。并且完全隐蔽地潜伏在细菌基因组中，产生与细菌数量一致的新噬菌体，这是一种完全隐蔽的复制模式，但是却很温和。”
“这么说来的话，人体内的线粒体，实际上很有可能就是一种类似的、被驯化的噬菌体……当然，或许是别的生命什么的。”
珍妮说了这么多。然后转过头看向凯瑟琳：“更迭蛋白的存在，很有可能就是一种朊病毒，本质是蛋白质。但结果你身体驯化了，然后被转录为了dNA而存储起来……”
说道更迭蛋白的时候，凯瑟琳还真有兴趣。
“想想看。更迭蛋白是多么的奇特，能够无障碍的穿透人体的细胞——明明那是一个那么大的蛋白质体。而且，更迭蛋白竟然还能够读取人体的dNA，然后对人体实现自我修复……如果将这个人体的dNA换成别的什么东西的话，那又是一种什么样的情况呢？”
如果换成别的什么东西的话……
例如病毒？
的确，更迭蛋白能够作为多种催化剂使用。
因为更迭蛋白能够让人恢复健康，所以这是一种非常强大的存在。
但，如果更迭蛋白并不是一种为了人体的存在而存在，而是一种病毒的话，那又会如何呢？
首先。这种病毒能够入侵人体或者其他的什么生命的身体，然后这种病毒能够强制利用宿主的生命来维持自己的发展……
太可怕了。
但毫无疑问的，如果更迭蛋白真的是病毒的话，说不定就是这样。
“凯特，你上次和我提过的计划。我觉得非常可行。生命本身就能够对其他的生命进行整合，如果我们创造一种基本的dNA程序，我们完完全全可以让这个程序来进行自我进化，我们只要给它提供最简单的模板……这就可以了……”
好吧，凯瑟琳头一次觉得畸变体的研究是多么的可爱。
凯瑟琳上次仅仅只是为了想办法转移珍妮的注意力而已。
但凯瑟琳绝对想不到，珍妮现在竟然还真的有了自己的想法……
“在细菌基因组里的噬菌体dNA被称为原噬菌体。随着细菌被复制多次后。它们可能变异而产生新的噬菌体。原噬菌体就像寄生虫一样存活在细菌基因组中。有的时候，原噬菌体发生突变，无法再复制产生噬菌体，于是变成一种遗传化石标记，永远停留在细菌基因组中，标志着细菌曾感染过噬菌体，但噬菌体已经失活。”
“遗传化石标记被称为隐性前噬菌体，它们可能占据细菌基因组五分之一的比例。隐性前噬菌体的存在令人费解。细菌是出了名的小，基因组十分紧凑，但是为什么它们的基因组上还存在游荡的有害外来病毒dNA？这是为什么呢？”
珍妮说的话，也是凯瑟琳的疑问。
很多人认为，人体身上有很多的冗余的dNA，实际情况，应该和这差不多。
凯瑟琳原本的危机感，不知不觉被珍妮的一番话给带到了别的地方……
“我们将大肠杆菌中的9个隐性噬菌体全部找出，并且仔细地将这些噬菌体的dNA从细菌基因组中剔除。从而，我们要验证是否有冗余的dNA出现，但，结果令我们非常惊讶……”
“发生了什么事情？”
凯瑟琳立刻问道。
“我们发现，细菌的生存状况似乎变差了。当噬菌体的冗余dNA被剔除后，正常条件下，细菌生长没有出现太多的异常，只是比有噬菌体dNA菌株生长稍稍慢一点。但是，当遭遇一些恶劣环境时，没有噬菌体dNA的细菌表现很糟糕。它们对抗生素的敏感性增强了400倍，它们在极咸或者酸性条件下很快死亡。甚至，它们几乎无法生成生物膜。”
珍妮摇摇头。
而凯瑟琳则是歪歪头。
这货怎么和游戏里面的被动技能有那么多相似感？
“在大部分情况下，被剔除噬菌体dNA的细菌都变得很脆弱，这表明噬菌体dNA可能是细菌基因组重要的部分。噬菌体dNA不是死了的基因化石，而是细菌基因组的一部分。重要的一部分，它们对细菌的生存有着重要的意义，从某种程度上说，细菌把噬菌体dNA驯化了，让噬菌体dNA为细菌服务。”
这是珍妮一开始就提出的说法。
“这儿还有些具体的案例，证明噬菌体dNA帮助细菌提高感染性的例子_大肠杆菌E。coli通常情况下是无害的，但是当它吸收了某种噬菌体后。可能变成一个怪物导致痢疾的发生。同样的一种噬菌体可以将两个基因带给细菌，让细菌产生志贺氏菌毒素。携带ctX的噬菌体可以使得弧菌产生ctX毒素，导致霍乱。而在蚯蚓肠道内找到的炭疽菌就被发现有噬菌体的加入。在这些例子中，噬菌体的dNA会随着细菌的复制而被复制产生原噬菌体。而即便是产生隐性噬菌体，细菌仍旧能从噬菌体dNA中获利……”
珍妮说着。拿出了自己收集到的相关资料。
“在地球上，细菌是非常强大的幸存者，它能适应各种环境，从含有大量石油的海洋到砷含量丰富的湖泊以及有抗生素的人体环境，它们都能幸存。噬菌体能够帮助细菌应对各种环境——细菌实际上在利用敌人的武器来帮助自己应对周围的环境。”
“但，为何我们不能将其放在更高等的生命身上呢？”
珍妮如此的说法，让凯瑟琳忍不住咽了一口唾沫。
“正如我一开始所说，我们完全可以将新的dNA整合到我们的身体内部，这会给我们带来无与伦比的变化，这种变化将会非常美妙……非常令人着迷……”
“你确定是人体？”
如果珍妮真要
