你可能還不了解它，你的一條染色體??X染色體與其它染色體不同，而且這個(gè)難題已經(jīng)困擾了科學(xué)家?guī)资炅�。在哺乳�?dòng)物進(jìn)化早期，現(xiàn)在的X染色體和我們的其它染色體是一樣的。但是在某個(gè)時(shí)候，它就進(jìn)化成與眾不同的了。
與所有其它染色體不同，在幾乎所有的細(xì)胞中，女性兩個(gè)X染色體中的一條是失活的。它還具有極低的突變率，最讓人百思不得其解的是，在我們極少數(shù)的器官中這個(gè)染色體里面的基因是活躍的。最近一項(xiàng)發(fā)表在國(guó)際生物學(xué)雜志PLOSBiology上的研究，利用交通做類比，向我們揭開(kāi)了這個(gè)謎團(tuán)。
性別之戰(zhàn)
對(duì)人類來(lái)說(shuō)，每個(gè)細(xì)胞通常包含23對(duì)染色體。這些染色體中只有一條??性別染色體，男女之間存在明顯差異。如果你是女性，那么你從父親和母親那里各獲取一條X染色體。如果你是男性，那么你從母親那里獲得X染色體，從父親那里獲得Y染色體，男性的Y染色體只傳男不傳女。
與所有其它染色體一樣，X染色體攜帶的基因能夠被用來(lái)創(chuàng)造控制生物性狀的蛋白質(zhì)，這是通過(guò)轉(zhuǎn)錄的過(guò)程發(fā)生的，在這個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生一個(gè)單鏈DNA副本，然后它被解碼成蛋白質(zhì)。當(dāng)一個(gè)基因發(fā)生這樣的過(guò)程時(shí)，被稱為“表達(dá)”。從本質(zhì)上講，基因表達(dá)解釋了存儲(chǔ)在DNA中的遺傳信息，將遺傳信息轉(zhuǎn)換成生物特征。
20世紀(jì)80年代的一項(xiàng)研究預(yù)測(cè)，X染色體上的基因應(yīng)該很容易進(jìn)化成為性別開(kāi)關(guān)，這使得它們與眾不同。這可以解釋女性之間生理上的差異(這項(xiàng)研究專門調(diào)查了大角羊的角在尺寸和形狀上的差異)。當(dāng)X染色體發(fā)生新的突變，它們對(duì)女性的影響是相比男性有兩倍的選擇機(jī)會(huì)。因此突變有利于女性，但是對(duì)男性有害的說(shuō)法一直存在。
但這并不能真正解釋為什么我們X染色體上的基因沒(méi)有像其它基因一樣表達(dá)盡可能多的器官。查看FANTOM5人類基因圖譜，我們發(fā)現(xiàn)這一趨勢(shì)是正確的，即使表達(dá)性別器官(如子宮、睪丸、卵巢)也沒(méi)有發(fā)揮作用。
我們的研究測(cè)試了另一種可能性，即想要增加X(jué)染色體上表達(dá)基因的數(shù)量很難做到。為了表達(dá)一個(gè)基因，我們需要其他蛋白質(zhì)，稱為轉(zhuǎn)錄因子。這些位于DNA片段上的蛋白質(zhì)，和“開(kāi)關(guān)”的功能一樣。為了增加表達(dá)，需要增加這些蛋白質(zhì)的數(shù)量，通過(guò)蛋白質(zhì)與基因的結(jié)合來(lái)刺激表達(dá)。但在男性的染色體上，這些蛋白質(zhì)只能綁定到一個(gè)點(diǎn)，而不是兩個(gè)。在女性中，兩個(gè)染色體中一個(gè)會(huì)失活。
如果需要以更快的速度表達(dá)，對(duì)于其它染色體上的類似基因，有兩個(gè)活性位可以同時(shí)激活。例如，我們需要細(xì)胞中的血紅蛋白攜帶更多的氧氣從呼吸器官到其他器官，比起其它器官中或細(xì)胞中的基因，產(chǎn)生它的基因可以以更快的速度被表達(dá)。X染色體就像交通高峰期的單行線，能容納的車流量少于兩車道，從而導(dǎo)致基因表達(dá)出現(xiàn)擁堵。
交通擁堵
我們預(yù)計(jì)，當(dāng)交通高峰車流量高的時(shí)候，X染色體上的基因?qū)⒊霈F(xiàn)問(wèn)題。我們的統(tǒng)計(jì)分析揭示，和預(yù)期的一樣，你X染色體上的高峰期交通流量是其它染色體的一半。
此外，在進(jìn)化過(guò)程中，基因已經(jīng)從X染色體轉(zhuǎn)移到其它染色體，而且發(fā)生轉(zhuǎn)移的基因是不同的：移動(dòng)到X染色體上的基因具有較低的表達(dá)峰值速率，這些基因可以反向移動(dòng)。更多的X染色體上高表達(dá)基因，在進(jìn)化過(guò)程中比其它基因，表達(dá)水平要低的多。就像當(dāng)你在單行線上遇到交通擁堵，很難加快速度一樣的道理。
同樣的交通擁堵概念也可以用來(lái)解釋，為什么你X染色體上的基因只能表達(dá)少數(shù)器官這個(gè)謎團(tuán)。許多器官的基因表達(dá)往往是那些具有高表達(dá)率的基因。根據(jù)交通擁堵模型，真正高表達(dá)基因不能在X染色體上發(fā)揮功能，當(dāng)X染色體進(jìn)化時(shí)，一些基因會(huì)從X染色體上外流。同樣的，在X染色體上沒(méi)有發(fā)現(xiàn)高表達(dá)率的組織特異性基因。具有很高峰值流量的器官，例如分泌活躍的器官如胰腺，也是往往不被表達(dá)的伴X染色體基因。
這些結(jié)果表明，要了解我們的基因和染色體是如何進(jìn)化的，我們可能需要從起點(diǎn)上考慮他們所在的物理系統(tǒng)中的簡(jiǎn)單限制，而不是只調(diào)查性別差異的遺傳基礎(chǔ)。
這項(xiàng)研究也有一些實(shí)際應(yīng)用。例如，涉及到基因治療，我們會(huì)人為地引入一種新版本的基因，來(lái)補(bǔ)償突變版本的基因，如果有可能的話，我們應(yīng)該避免將它加入到X染色體，因?yàn)樗锌赡茏璧K基因的正確表達(dá)。
本文來(lái)自：逍遙右腦記憶 http://m.yy-art.cn/gaozhong/435507.html
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