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怎么找到在漫长的进化史中出现的优良的基因突变?

發布時間:2023/11/22 万象百科 45 博士
生活随笔 收集整理的這篇文章主要介紹了 怎么找到在漫长的进化史中出现的优良的基因突变? 小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.
已經有方法了,這需要借助于計算機。現代人類的直接祖先從起源地逐漸遷徙擴散到世界各地,人群中具有某些特定基因變異的個體能夠比其他個體更好地應對自然力量的挑戰,導致這些特定的基因變異類型在人群中的頻率顯著上升。遺傳學上把這種現象稱為“正選擇”。識別這些近期受到“正選擇”的基因變異,對從生物學角度了解人類具有重大意義。然而,從基因組數以百萬計的遺傳變異位點中準確找出這些受“正選擇”影響的關鍵變異位點并非易事。中科院上海生命科學研究院的計算生物學研究所研究人員建立了一種新的群體遺傳學數據分析方法,使用基因組測序數據,可以高效可靠地識別近期受到“正選擇”的遺傳多態性位點。新方法的有效性得到了計算機模擬和實際數據研究的雙重驗證,相關成果近日在線發表于學術期刊《分子生物學與進化》。研究員基于條件溯祖理論成功建立了新的計算方法,其定位準確率較之前提高了約20%至40%,統計效力及穩健性也獲得明顯改善。這樣精確的定位能力為深入開展“正選擇”有關的生物學功能研究帶來極大便利。新方法的計算速度遠遠領先于最流行的“正選擇”檢查方法iHS,因而非常適用于大規模高通量測序數據分析。

離開環境談基因的“優良”并沒有太大的意義。基因突變時隨機的,如果某個基因突變后更有利于物種的生存,那么這個突變的基因會隨著遺傳和環境選擇而得到保存與延續;如果某個基因突變后不利于物種的生存,這個基因會隨著環境選擇而被淘汰掉。所以,現在的優良基因放在漫長進化史上可能顯示不出優勢;同樣,進化史上的優良基因放到現在也沒有優勢可言。如果真要去尋找那些丟失的基因的話,可以有兩種思路,一種是找到基因,研究這種基因對物種進化的影響;另一種就是根據進化史上的環境變遷,推測物種應該具有什么功能的基因,并對現有的基因進行編輯、重組以模擬遠古基因的功能。無論哪種思路,最基本的工作是研究基因的結構和功能,至于如何評價這些基因的優劣,則一定要考慮相應的環境因素。第一種思路中,研究工作最大的障礙是古老DNA的獲得。DNA的半衰期為521年,意味著某一生物死亡之后521年,一半的DNA化學鍵將分解,剩下的DNA化學鍵將在下一個521年二分之一分解,逐年類推。這一衰減周期比之前模擬實驗預測性慢400倍,這意味著在理想的環境狀況下,生物死亡之后骨骼DNA的所有化學鍵將在大約680萬年完全分解。而680萬年在進化史上可能也只是不起眼的一瞬。目前發現的在自然環境下保存時間最長的基因是80萬年史前馬的基因組,來自于古代動物足部碎片,追溯到78萬年前的這些骨骼將提供象馬進化的新見解以及極大的延伸DNA存活的極限。而第二種研究思路的限制除了基因編輯的高要求外,還要模擬和重建史前的種種環境,其實是模擬一個想象中的環境。

總結

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