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传生物冷知识:人类基因组序列的95%并非编码蛋白质
人类基因组计划的成功是生物科学史上的一个重大事件。这个计划耗时近20年,并于2003年6月正式宣告完成。在此之后,科学家们对人类基因组结构的认识大大加深,进一步发现了一些令人惊讶的事实。其中最重要的是,人类基因组序列的95%以上并不编码蛋白质。
在人类基因组计划之前,科学家们普遍认为,基因组中的大部分DNA序列都是编码蛋白质的。因此,仅有2%的DNA序列被认为是非编码的,作为调节元件。然而,到了21世纪初,生物技术发展迅速,测序分析技术的进步开启了全新的研究大门。人类基因组计划实际上证明,这个想法是错的。
人类基因组共有3.2亿个碱基对,其中只有2%编码成蛋白质,而剩下的98%则被认为是非编码区域,这些不编码蛋白质的序列在人类基因组的各种生理基本过程中发挥了至关重要的作用。例如调节基因表达、蛋白质折叠。HIV 等病毒入侵的防御等等。
这些非编码的区域包括了大量的转录因子,微小的RNA(miRNA)和siRNA(短干扰RNA)等,这些微小RNA通过特殊的机制,可以靶向基因的mRNA(信使RNA)分解或者抑制其翻译,进而调控基因表达。此外,序列匹配也是基因调控的重要机制,其中miRNA为此做出了重大贡献。
最重要的是,人类基因组计划揭示了人类所有人都有相同的基因,这是一个史无前例的发现。即使我们看起来如此不同,但我们都拥有相同的人类基因组,我们的个性,特性和我们的容貌之类的差异只是来自基因组结构的微妙变化。这是对人类基因与进化历史的深入了解,同时也抚平了许多种族主义论点。
进一步研究表明,我们的基因组尽管是与近亲相关的,在进化的过程中仍然会发生较大的变化,这是由遗传漂变、自然选择和种群隔离等因素驱动的。
总结来说,人类基因组计划的成功不仅是生物科学历史的一个里程碑,而且是使得我们对人类进化、个性和其他生理基本过程的理解加深的一个里程碑。它还纠正了人们以前错误的看法:人类基因组中只有2%的DNA序列被认为是非编码的,作为调节元件。人类基因组的95%没有编码蛋白,但在调控基因表达、蛋白质折叠、防御细菌和病毒等方面发挥了至关重要的作用。