《每日科学》2010年12月16日报道 —— 一百万年对于漫长的生命的进化历程而言只是弹指一瞬，但是，与岁数上亿的古老基因相比，在如此短暂时间内形成的基因可以拥有难分伯仲的重要意义。一项新的研究目前宣布了这一令人震惊的发现。

敲除新基因G32376，黑腹果蝇的发育过程即在蜕裂阶段停止。该基因产生于一千八百万年前（照片来源：芝加哥大学Manyuan Long实验室）

长久以来，进化生物学家一直认为与生命攸关的重要基因只能是那些古老而保守的基因；这些基因以“生命的粮食”形式在物种之间代代相传。而物种从其祖先进化产生新的分支的过程中出现的新基因则被认为是次要的，只配扮演“酱油椒醋”这类佐料角色并以此烘托核心基因的“生命之重”。

但是，当黑腹果蝇的近两百个新基因在芝加哥实验室被逐个沉默后，超过30%的基因的相关沉默行为却引起了果蝇死亡。本研究12月17日发表于《Science》，提示新基因在有机体的成功发育中与年龄大得多的基因拥有同等的重要意义。

生态学与进化教授、本论文的通讯作者Manyuan Long 博士说：“一个新的基因与任何其它基因一样是必不可少的；一个基因的重要性与其年龄无关。现在看来，新的基因不再只是佐料配角，它们也是生命必不可少的粮食。对此我们感到震惊。”本研究中应用了RNA干扰技术，从果蝇生命开始时就永久阻止每个目标基因转录为其功能产物。在得到测试的195个年轻的基因中，59个（30%）是致命基因，可在果蝇的发育阶段导致其死亡。当将相同的方法应用于年龄大得多的基因样本时，研究者发现了统计学上相似的数字：245个基因中的86个（35%）被沉默时会导致果蝇死亡。

因为本实验中得到测试的年轻基因出现于一百万到三百五十万年前，所以该数据提示我们 —— 具有新功能的新基因成为一个物种生理的必不可少的一部分的时间比此前预测的快得多。芝加哥大学研究生、论文的第一作者Sidi Chen说：“一个新基因可能通过与年龄大得多的、控制着重要功能的基因形成交互作用而演变为生命的必不可少的一部分。”

Chen说：“新基因出现后很快就与年龄大得的基因相互影响；如果这种作用有助于该生物体生存或有助于繁殖更优的个体，那么就会受到自然选择的青睐而驻留于基因组；一段时间后，它就变成其中的基本成分，即该有机体实际上离开该基因就无法生存。这种情形就象爱情：你跟某人共坠爱河，然后一旦离开对方，你就会感到无法生存下去。”

新的基因的不可或缺的性质也向根深蒂固的有关横跨不同物种的共有发育特征观念发难。1866年德国动物学家Ernst Haeckel在观察从果蝇到人类等形态上着天壤之别的不同动物的早期发育情形后，提出了有名的“个体发育史即系统发展史”的生物重演律假说。

接下来，生物学家预测并确认同样古老的、必不可少的基因是所有物种这一早期发育阶段的指挥者。这个观点推动了包括苍蝇、小鼠与大鼠在内的生物模型在人类病理机制研究上应用。非常有趣的是，在这项新的研究中，删除许多这些新基因引起果蝇在发育的中期与后期死亡，而老基因则在发育的早期致命。因此，对于早期发育至关重要的古老基因为所有物种所共享，而对每个物种特有的新基因则在后期接过了发育重任，从而让每个物种呈现特异性。比如说，本研究中的许多新基因被发现与变形（果蝇从蛹变为昆虫——译者）有关。变形是发育的中间阶段，此阶段中动物的身体形态戏剧性地发生着巨大的变化。

Long说：“这可能改变我们思考发育程序的相关方式。每个物种都有由自然选择导致的物种特异性发育程序，我们不再能够说从果蝇到人类的不同的生物体的发育由相同的遗传程序来控制。生物发育的故事比我们原来习惯于相信的要复杂得多。” 因此，对于生物多样性的理解可能需要重新集中精力，将目光投向每种生物体的特异基因上。

Chen说：“我想，这对于人类的健康来说有非常重要的意义。业已证明动物模型对研究人类疾病非常有用、意义重大。但是，如果我们的直觉是正确的话，一些重要的人类健康信息只能来自于人类基因组的特殊部分。”

Long指出，新发现的年轻基因的重要意义以及特殊发育程序可能对相关领域产生戏剧性的影响。这一发现也将启迪我们寻找新的研究方向，去检验新基因究竟要多快才能成为生物体生存的必不可少因素、检验新基因在物种特异性发育过程中所扮演的真正角色。美国国立卫生研究院负责Long博士以及其它进化生物学研究资金的Irene Eckstrand,博士说：“长期以来生物学家一直认为古老基因在自然选择中得以生存的原因在于它们对生命而言是核心，而新的基因对于生物体的重要性就小得多。现在，这个重要的研究结果提示我们：这种假设并非完美。于是，新的问题就出现了，于是我们有可能更深刻地理解进化过程、理解它们对人类健康的影响。

本研究工作由来自美国国立综合医学研究所、国家科学基金会与芝加哥生物医学协会提供资金。