科学家解开 DNA 非编码区之谜

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这项新研究指出，可以在基因组内移动和复制的转座因子是绝大多数内含子（真核 DNA 的非编码区）最有可能的来源。这一发现有助于解释不同物种基因组中内含子数量的巨大差异。

现代生物学长期存在的基本谜团之一与内含子的起源有关——内含子是真核生物 DNA 的非编码区，在蛋白质合成前的剪接过程中被去除。不同物种，甚至是近缘物种的基因组中发现的内含子数量存在巨大差异，通常，内含子序列的长度是 DNA 编码序列长度的 10-100 倍。

加利福尼亚大学圣克鲁兹分校（美国）的科学家在美国国家科学院院刊 (PNAS) 上发表的一项新研究指出，内含子是内含子的推定来源。内含子是一种新发现的转座基因组元件，能够复制和沿着 DNA 移动。这组作者说，当数千个内含子似乎同时出现在一个物种的基因组中时，内含子也是唯一可能的解释。

内含子本身允许可变剪接，这允许单个基因编码多个转录本并执行多个细胞功能。内含子也可以影响基因表达，但它们也有负面影响：当剪接不正确时，基因产物可能会受损。

科学家们分析了 3,325 种真核生物的基因组，以了解从内含子派生的内含子有多常见，以及它们在哪些物种群中最为常见。研究人员在 5.2% 的研究物种中发现内含子来源于内含子，它们在所研究的所有类型的真核生物中都很常见，它们最后的共同祖先生活在 17 亿多年前。这表明内含子是内含子的基本和最丰富的来源。

该研究还表明，海洋生物的基因组中含有内含子的可能性是陆地生物的 6.5 倍。这可能是由于水平基因转移，其中基因从一个物种传递到另一个物种。这个过程最常发生在单细胞生物之间的海洋环境中。由于所有物种都是海洋生物的后代，因此陆地物种有可能在其进化史的早期就获得了内含子。

此外，在真菌中也发现了很多内含子，它们的水平基因转移率更高，这也再次证实了科学家们的假设。

基因组进化的经典理论指出，在进化的某个时刻，许多物种的有效种群规模很低，也就是说，很少有生物产生后代。这导致了它们基因组中无用或有害元素的积累。

因此，根据这一理论，无用或轻微有害的内含子在有效丰度较低的群体中更为常见。但研究人员发现了相反的情况。

因此，原生生物共生藻的特征是其有效种群规模高于动物和陆生植物，在所研究的物种中其基因组中的内含子数量最多。内含子对基因表达的影响证明了它们的中性或负面作用。比较表明，含有内含子的基因的表达水平低于不含内含子的基因，也就是说，它们在体内较少被激活以执行功能。