
进化通常被认为是“盲目的”,因为没有外部力量引导自然选择。一项新研究表明,在分子水平上发生的遗传物质的变化并不是完全随机的。研究人员说,这些突变既取决于遗传密码的物理特性,又要保留蛋白质的关键功能。
脱氧核糖核酸由一系列字母或氨基酸组成,这些字母或氨基酸编码蛋白质,这些蛋白质是在细胞内部执行重要作业的结构。传统观念指出进化是通过随机突变发生的根据自然选择,这使单个生物体能够更好地生存和繁殖。
渔业生物学家迈克尔·加文(Michael Garvin)和他的同事安东尼·盖雷特(Anthony Gharrett)在9月30日发表在皇家学会公开科学杂志上的研究中,位于朱诺(Juneau)的阿拉斯加费尔班克斯大学(University of Alaska Fairbanks),着手看看这些突变是否是真正的随机过程。 [揭开人类基因组:6个分子里程碑这是给出的
卡在重复
在先前的研究中,Garvin和他的同事分析了许多物种的DNA,这些DNA编码了一种蛋白质的复合物,其作业是产生ATP,这是富含能量的分子,为细胞提供动力。这些DNA的变化使一个物种适应其环境,因此据说它们处于“积极选择。”
有一天,加文(Garvin)进入了他的计算机中的DNA序列,但他一直在键入错误的序列,因为DNA中相同两个字母的重复很多,例如“ Cacacaca”。这些字母就在一个正面选择的站点旁边。他想知道,当细胞复制DNA时复制重复的序列时,是否犯了同样的错误,例如,包括错误的“ CAS”数字。 (这些重复本身不是错误,但是在复制它们时可能会引入错误。)
加文说:“这就像在早上疲倦并且错过一个按钮时扣上衬衫。”他说:“一切都倒闭了,衬衫上有一个环,现在您需要修复它。这个环类似于需要修复的DNA。”
当细胞“固定按钮”时,DNA会有更多的时间突变 - 这种现象称为滑链错误配对。因此,这些重复(DNA的物理特性)影响了突变率研究人员说。
但是,即使在DNA的一部分正在突变时,其两侧的序列(包含重复的部分)也无法改变过多,或者蛋白质无法正常工作。序列通常会突变,直到重复消失为止,但是保留序列的需求使蛋白质仍然起作用可防止重复措施被消除。加文说,结果是稳定的DNA序列之间的“突变热点”。
非随机力量
在新研究中,研究人员研究了在阳性选择下(或帮助生物体适应环境的DNA序列),以查看它们是否接近重复序列。他们发现97%的网站是。
为了找出其他不接受阳性选择的DNA序列是否也以这种方式突变,Garvin确定了所研究物种DNA中的所有重复序列。他发现,所有突变位点中有60%仅次于重复。
加文说:“因此,最终,至少对于我们在这里分析的DNA序列而言,大多数突变不是随机的。”相反,这是两种相对力的组合 - 在DNA复制过程中的划分以及保持蛋白质功能的需求。
这些发现可以解释为什么进化研究人员说,发生的速度比突变完全是随机的速度要快得多。他们说,重复的序列也可能是进化的必要条件。
例如,这些DNA部位的遗传多样性可以帮助物种适应气候变化可能导致的食物和其他资源的变化。因此,这些重复序列可以用作人群如何应对环境变化的预测指标。
编者注:本文于10月2日在10:09更新,以阐明单元在复制DNA重复序列时造成的错误。
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