令人吃驚的最古老DNA

來自加州大學伯克利分校，美國能源部基因研究所（U.S. Department of Energy Joint Genome Institute-- DOE JGI），挪威卑爾根大學等處的研究人員發現地球上最古老的動物物種之一：海洋海葵的基因組與脊椎動物的基因組存在令人驚訝的相似性。

而且這一研究也發現這種相似性在果蠅，以及線蟲類基因組中并不存在，這與之前普遍認為的生物體是通過進化變得更加復雜的理論相悖。這些發現說明遠古動物基因組是相當復雜的，果蠅和線蟲類基因組在進化過程中遺失了一部分這種復雜性。

這一研究成果公布在新鮮出爐的《Science》雜志上，并被多家媒體作為科學新聞頭條報道。

加州大學Santa Cruz分校的David Haussler評論道，“這一研究報告令人激動的是，也許你看到的是7億年前的遠古生物機體，這是一個龐大的進化過程。”—— David Haussler并未參予這一研究。

原文檢索：
Science 6 July 2007:
Vol. 317. no. 5834, pp. 86 - 94 DOI: 10.1126/science.1139158
Sea Anemone Genome Reveals Ancestral Eumetazoan Gene Repertoire and Genomic Organization
[Abstract]

在這篇文章中，由JGI的Nicholas H. Putnam領導的研究團隊對海洋海葵Nematostella vectensis基因組進行了測序，他們將這種動物的DNA和蛋白質序列與其它動物進行了比較，重新構建了遠古寒武紀（eumetazoan）動物的基因組特征——除了海綿體之外所有多細胞動物的祖先。

研究人員發現海洋海葵基因組共有4.5億堿基對，18,000個蛋白編碼基因，其中他們識別了許多在所有測序動物中常見的基因家族，JGI和加州大學伯克利分校的Daniel S. Rokhsar教授表示，“我們現在有了整個動物王國中基本的工具箱”，“這統一了整個動物界，這讓我感到幾分驚訝。”

之后研究人員比較了現代動物與遠古動物，發現人類和海洋海葵中三分之二的基因組家族都來自于他們共同的祖先，只有果蠅（Drosophila）和秀麗隱桿線蟲（Caenorhabditis elegans）只有一半基因家族與共同祖先相似。

之前的研究只是認為果蠅和線蟲中存在基因遺失，但這一研究表明這種遺失“是確實存在的，而且比之前想象的更多”。

研究人員也發現在現在脊椎動物和海洋海葵中存在非常相似的內含子—外顯子結構：兩者都包含內含子豐富的基因組，并且內含子大約80%的位置在人類和海葵中都是相似的。而另一方面果蠅和線蟲基因組遺失了大約50%—90%內含子。

海葵基因組也表明在人類和海洋海葵基因組中共存的遠古基因組中存在許多關聯基因（linked genes）blocks，Haussler認為，“這些關聯在這個龐大的進化時間段上是連接的，也許進化的壓力導致了這些基因分離。”

研究指出，大約80%的pan-eumetazoan基因在真菌、植物和其它真核生物中有明顯的同源性，其余的20%是eumetazoan動物特有的，這些基因主要是信號傳導，細胞交流與黏附，胚胎發生，以及細胞核和肌肉等功能。

Koonin表示，“在海洋海葵這樣的原始動物中發現這么高水平的基因組復雜性，真是令人意想不到”，這說明遠古動物“已經存在高度復雜性的基因組了，至少是在基因組結構和調控信號傳導環路方面”。

同期來自遠東和西歐發現的蝴蝶物種的DNA也可能會改寫已發現的更新世冰河時代的歷史。在這一發現中，來自羅馬 Tor Vergata大學的意大利研究人員Valerio Sbordoni和Paolo Gratton表示：這些蝴蝶物種的DNA痕跡表明它們已經超出了這個昆蟲的歷史范圍。Sbordoni和Gratton以及波蘭科學院的科學家 Maciek Konopinski利用新的數據建立了一副最新的1萬多年前的冰河時期世界樹木圖。Sbordoni對安莎社表示：線粒體DNA的證據顯然表明了世界上大部分森林沒有受到冰河時代的影響而存活了下來。很明顯的，研究也顯示當時存在云紋娟蝶生存的綠洲，尤其是在喀爾巴阡山脈和達邦諾尼亞的古德國地區。