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[健康顾问] 科学思考:人类真的有50%的DNA与香蕉相同吗?

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 楼主| 发表于 2019-11-20 22:27:55 | 显示全部楼层 |阅读模式

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你也许听说过人类与香蕉的DNA相似度高达百分之五六十。乍看之下,人类和香蕉之间有着千差万别。就说最起码的吧:一个是动物,一个可是植物呀!实际上,这一相似度看似惊人,但的确有几分事实成分,只是实际情况比这复杂得多。

这一信息可能源自美国国家人类基因组研究所在2013年开展的一项研究项目,不过其它项目也可能发布过类似数据。但该项目的研究结果并未对外公布,倒是美国史密森尼自然历史博物馆在一则科普视频中指出,人类与香蕉的DNA之间有着“41%的相似度”。



人类vs香蕉

首先,我们必须了解DNA与蛋白质产物之间的区别。我们可以将DNA想象成一座房屋的蓝图,蛋白质产物则是实际建成的房屋,因为蓝图中的一切信息都体现在了房屋上。接下来,我们还可以将人类DNA想象成一座农场的蓝图、香蕉DNA则是一座殖民地风格房屋的蓝图。两座房屋存在许多相似之处(如管道、卫生间、厨房等),但最终产品却有很大不同。这就是人类与其它生物的区别。其次要记住,基因(即DNA中负责给蛋白质编码的区域)仅占DNA的2%。

科学家首先分析了典型香蕉基因组中的基因串行,然后借此预测出由这些基因合成的全部蛋白质的氨基酸串行。接着,科学家又对全部人类基因进行了相同的分析,并将每个香蕉基因对应的蛋白质串行与人类基因依次进行对比,两者之间的相似度可能从0到100不等。只要有两个基因之间的相似度高于预期,就会被记录下来。

最终,该项目一共进行了400多万次对比,在两个基因组之间找到了7000个“有效配对”。接下来,研究人员计算了每个配对相似度的平均数,最终得到的数字约为40%。但这只是蛋白质、即基因产物之间的相似度,并非基因本身的相似度。人类基因组中有许多基因在香蕉基因组中找不到对应基因,反之亦然。



假如上述内容有些难以理解的话,可以看看下面这个更简单的解释:研究人员将全部香蕉基因与人类基因挨个进行比对,然后计算两者之间的相似度(如果香蕉有某个基因、但人类没有,这个基因就不会被统计在内)。结果发现,人类有60%的基因在香蕉基因组中都能找到匹配对象。研究人员又将这60%的基因对应的蛋白质氨基酸串行进行对比,结果发现约40%是完全相同的。

人类和香蕉竟有这么多相似基因,乍看之下着实令人震惊。但实际上,这也很正常。人类和香蕉的生存机制的确有很多相似之处,比如都要消耗氧气才能存活。在这些相似基因中,有许多都只是掌管着基本生命功能而已。

世间万物,都是“亲戚”

从上文可以看出,人们之间流传的说法是“DNA相似度达百分之五六十”,但研究实际考察的是“基因产物的相似度”,这两种说法是有区别的。假如科学家将香蕉的DNA串行与人类DNA相比较,会发现两者根本匹配不上。我们的DNA有50%来自母亲、50%来自父亲。我们有50%的基因与香蕉相同,但前文已经提到, DNA中只有2%的成分是基因,因此与香蕉相同的基因仅占我们DNA的1%。

既然基因仅占DNA的2%,那么其余的98%都是些什么呢?其中8%负责调控基因(决定某个基因开启还是关闭);剩下90%的功能要么未知、要么就是在进化过程中逐渐消失了。这些功能未知的DNA片段曾被叫做“垃圾DNA”,因为科学家认为它们毫无作用。但这种叫法并不合适,因为科学家近年来不断意识到、这些片段也是有一定功能的。

人类DNA不仅与香蕉相似度很高,与其它物种也是如此。例如,我们与小鼠基因组的相似度为85%,与果蝇相似度为61%。最神奇的是,虽然人类与其它物种在进化时间线上隔得很远,但我们的基因组中都能找到同一种祖先留下的同一种印记。数十亿年前的生物基因组中含有让细胞得以生存和复制的基因,因此一代代存续了下来,在人类和植物基因组中都有所保留。



不仅是香蕉,我们与其它水果的DNA也可能有1%的相似度。因为地球上的所有生命都是由16亿年前的一个细胞进化而来的,所以从某种意义上来说,所有生物之间都有“亲戚关系”。
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