本报讯 新基因的不断出现是生物进化的重要基础。近日，中国科学院昆明动物研究所马普青年科学家小组在研究员王文的带领下完成新基因起源进化的全貌绘制，阐明新基因起源的普遍模式和规律，并全面评估了新基因起源的各种机制及角色。该成果论文在国际基因组学知名杂志Genome Research（《基因组研究》）上正式发表。该论文对理解新遗传特征的进化有重要意义，并引起了国际同行的广泛关注，Nature Review Genetics特别推荐报道，发表后The Scientist杂志也采访了王文。
    
    据王文介绍，以前，基因的从头起源机制被认为是非常不重要的，许多相关科学家都认为几乎所有的基因都是从已经存在的基因中产生出来的。在过去十几年里，他们一直致力于解决新的基因是怎么起源的。一种支原体有500多个基因，大肠杆菌有4000多个基因，酵母有6000多个基因；到果蝇有13000多个基因，人有25000个基因；再到高等植物有5万多个基因，所以基因被造出来是不断发生的生物过程。之前人们都不知道，基因在大自然是怎样不断被造出来的，都是个案的研究。
    
    在王文的带领下，该所马普青年科学家小组与国际一些研究小组合作，已陆续报道了包括“sphinx”、“猴王”、“Hun”、BSC4等一系列新近产生的新基因。这些研究成果表明，新基因的起源是一个重要的生物学现象，但全基因组水平具体有哪些重要的新基因起源机制，它们各自的角色是什么，却一直不清楚。
    
    最近，该小组的博士研究生周琦和张国捷等利用最新发表的12个果蝇种的全基因组序列，将新基因起源的研究提升到了阐明全基因组水平模式的高度。通过大规模的基因组比较，鉴定了300多个果蝇物种特异的年轻基因。对这些基因起源机制的分析发现，基因重复是产生新基因最主要的机制，80%的新生基因拷贝由串联重复产生，它们之后又可能转化成散在形式的基因重复。有趣的是，研究发现有12%左右的新基因是由非编码序列“变废为宝”而来的。这一发现颠覆了该领域长期存在的“进化不可能从头产生”的观点，证明从头起源是新基因起源不可忽略的重要机制。同时，对所有新基因及其祖先基因的结构比较发现，有30%的新基因通过外显子重排等方式招募祖先基因不具有的序列，形成了新的嵌合基因。这样的结构为新基因提供了立即获得新的结构域和功能的机会，促使它们可以快速在群体内被自然选择固定。这些研究成果表明新基因的起源是一个重要的生物学现象。
    
    对于下一步的研究，王文说，一方面，随着更多的基因组测序，将在其他物种里进行类似的探讨，看看它们是否是相同的模式；另一方面，将深入研究这些新基因对生物的进化、发育和功能起到的作用，这对生物发育、遗传、进化这三个重要生命科学现象的整合非常有帮助。一个新的基因是怎样出现的，出现以后通过怎样的分子机制实现什么样的功能；这些功能对生物进化有什么样的意义；很多基因参与了生物的个体发育，这些个体发育展现出来的性状或体态有什么价值，这是今后研究较为重要的方面。
    
    （2008-10-8）