“无中生有”的新基因起源机制发现

研究人员研究了DNA复制中的错误机制，并注意到一些错误会产生可以折叠成发夹结构的回文。图片来源：物理学家组织网

科技日报记者 张佳欣

生物体的复杂性是由它们的基因编码的，但这些基因从何而来？据最新一期《美国国家科学院院刊》报道，芬兰赫尔辛基大学研究人员解决了围绕小分子RNA基因（microRNA）起源的悬而未决的问题，并描述了一种创造它们的DNA回文序列的机制。在适当的环境下，这些回文序列会进化成microRNA基因。

所有的RNA分子都需要回文的碱基序列，以将分子锁定在其功能构象中。重要的是，即使对于简单的microRNA基因，随机碱基突变逐渐形成这种回文序列的可能性也非常小。因此，这些回文序列的起源一直困扰着研究人员。

芬兰赫尔辛基大学生物技术研究所的专家们描述了一种机制，可瞬间产生完整的DNA回文序列，并从以前没有编码的DNA序列中创造出新的microRNA基因。

研究人员研究了DNA复制中的错误，并将其比作“文本打字”。DNA一次复制一个碱基，通常情况下，单个碱基复制错误就会造成突变。他们研究了一种造成更大错误的机制，比如从另一个文本中复制粘贴文本。

研究人员认识到，DNA复制错误有时可能是有益的。在RNA分子中，相邻回文序列的碱基可配对并形成类似发夹的结构，这种结构对RNA分子的功能至关重要。

研究人员决定将重点放在microRNA基因上，因为它们的结构简单，这些基因非常短，只有几十个碱基。它们必须折叠成发夹结构才能正常工作。通过对数十种灵长类动物和哺乳动物的全基因组的详细建模，研究人员发现，整个microRNA回文序列是由单一突变事件造成的。

通过关注人类和其它灵长类动物，研究人员证明，新发现的机制可解释至少四分之一的新microRNA基因起源之谜。由于在其他进化谱系中也发现了类似的病例，其起源机制似乎具有普遍性。研究人员表示，这项研究有助于理解生物生命的基本原理。