98%基因重合?人类与黑猩猩、小鼠甚至香蕉的深层关联有哪些?

想象一下,当你走进动物园,看着聪明伶俐的大猩猩模仿着人类的动作,或是在实验室里,看到小鼠在迷宫中探索,又或者在餐桌上,品尝着香甜软糯的香蕉,甚至是在烘焙面包时,感受着酵母菌让面团膨胀的神奇魔力……你能想到自己和这些看似截然不同的生物竟有着千丝万缕的联系吗?

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基因相似性:生命同源的密码

随着现代基因科学的飞速发展,一个惊人的事实逐渐浮出水面:地球上的所有生物,从微小的酵母菌到体型庞大的大猩猩,从常见的实验伙伴小鼠到美味的香蕉,竟然都拥有部分相同的基因序列,共享着一些基础的遗传信息与分子机制。

这也意味着,人类与其他生物之间存在着更深层次的关联。

这可不是天方夜谭,而是有坚实科学依据的。

化石记录就像是地球历史的一本“相册”,它向我们展示了生物是如何从简单到复杂、从低级到高级逐渐演化而来的。

比如,古老生物化石中呈现出的一些特征,在不同物种的进化历程中有着延续和发展,暗示着它们之间存在着进化上的连续性。大猩猩、小鼠等动物的进化脉络也能从中寻得踪迹。

基于这些证据,科学家们提出了一个至关重要的概念——基因相似性

原来,不同物种之间的基因并非完全不同,而是存在着或高或低的相似度。这些相似度就像是隐藏在生命深处的密码,揭示着物种之间的亲缘关系。

接下来,就让我们一起揭开基因的神秘面纱,去看看人类和大猩猩、小鼠、香蕉、酵母菌这些意想不到的“远房亲戚”是如何共享生命密码的吧!

亲密“远亲”:人类与黑猩猩的基因羁绊

你能想象,人类和黑猩猩竟有着超亲密的关系吗?基因科学告诉我们,不同物种之间具有部分相似的基因编码序列,人类和黑猩猩的基因编码序列相似度约达98%!这简直就是“失散多年的亲戚”啊。

从生理特征看,是不是感觉黑猩猩的模样和人类有点像?它们和我们一样有四肢,手指也能灵活抓握东西,面部表情也丰富得很。这是因为相似的基因在构建身体结构时发挥了作用。

行为表现上,黑猩猩也和人类有很多共通之处。它们会使用简单的工具,比如用树枝掏白蚁吃,就像人类用工具完成各种任务。它们还会通过拥抱、亲吻等动作表达情感,群体里也有社交规则,就像人类社会一样。

从相似基因功能来说,人类和黑猩猩体内一些基因都负责免疫系统的工作,帮助身体抵御病菌。还有一些基因控制着大脑发育,让它们也有一定的认知和学习能力。

所以,这98%的基因相似度,就像一条纽带,把人类和黑猩猩紧紧连在一起,也让我们看到生命在进化中的奇妙关联。

实验伙伴:人类与小鼠的基因纽带

你能想象吗?人类和小鼠虽然外表差异大,但基因编码序列相似度约达85%,这就如同两个失散的“基因兄弟”。正因如此,小鼠在医学研究领域可是妥妥的“顶流明星”。

在研究人类疾病方面,小鼠发挥着关键作用。很多人类疾病在小鼠身上都能找到相似的发病机制。

比如癌症:科学家通过改造小鼠基因,使其患上类似人类的癌症,进而深入探究癌症的发生、发展过程,为寻找有效的治疗方法提供依据;还有糖尿病:通过观察基因相似的小鼠患病后的身体变化,能更好地理解疾病原理,助力药物研发。

在外貌表型研究上,小鼠也有出色表现。研究人员敲除小鼠的 Tbx15 和 Pax1 基因后发现,Tbx15 基因敲除的小鼠脸更短、耳朵位置更低,Pax1 基因敲除的小鼠鼻子更长。这让我们能从基因层面了解外貌特征的形成,也为人类面部遗传学研究提供了重要参考。

小小的小鼠,凭借与人类相似的基因,在医学研究中发光发热,为人类健康和科学进步立下了赫赫战功!

跨界“亲缘”:人类与香蕉的基因共鸣

人类和香蕉这两个看似风马牛不相及的物种,基因编码序列相似度竟在 50% -60%!这听起来是不是超级神奇?

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这是因为,所有生命在最基础的层面,有着相似的需求。

就拿细胞代谢来说,无论是人类还是香蕉,细胞都需要能量来维持运转。我们身体里的细胞通过呼吸作用将营养物质转化为能量,香蕉细胞同样如此。

在这个过程中,很多基因负责调控相关的化学反应,这些基因在人类和香蕉体内是相似的。

再比如,细胞具有自我修复和复制功能,人类和香蕉都有相关基因来确保细胞能正常更新和维持生命活动。

所以,虽然外表差异巨大,但在基因层面,我们和香蕉有着千丝万缕的联系,这也体现了生命在进化过程中的奇妙共性。

微观“远邻”:人类与酵母菌的基因交织

人类和那小小的、平时用来发面做面包的酵母菌,居然也能扯得上关系!是不是感觉这事儿比科幻电影还神奇?但还真就是这样,人类和酵母菌的基因编码序列相似度约为26%呢!

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从生命基础层面看,二者的细胞都有基本的生存需求。比如说细胞呼吸,酵母菌通过发酵产生能量,人类细胞则进行有氧呼吸,但背后调控能量产生的基因有相似之处,好比不同的烹饪方式却用着相似的调料。

在细胞周期调控方面,酵母菌和人类细胞都要经历生长、复制和分裂等阶段,相关基因在其中发挥着关键作用,它们就像细胞里的“指挥官”,指挥着细胞按部就班地工作。

所以呀,别看酵母菌那么小,在基因世界里,它和人类可是有着千丝万缕的联系,这也让我们看到了生命在进化中的奇妙关联。

从猩猩到酵母,从动物到植物,基因纽带将不同生命紧紧相连,这就是生命统一性的神奇之处!

参考文献:

Qian Y, Xiong Z, Li Y, Kayser M, Liu L, Liu F. The effects of Tbx15 and Pax1 on facial and other physical morphology in mice. FASEB Bioadv. 2021;3(12):1011-1019. Published 2021 Sep 3. doi:10.1096/fba.2021-00094

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Biswas MK, Bagchi M, Biswas D, et al. Genome-Wide Novel Genic Microsatellite Marker Resource Development and Validation for Genetic Diversity and Population Structure Analysis of Banana. Genes (Basel). 2020;11(12):1479. Published 2020 Dec 9. doi:10.3390/genes11121479

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作者:钱雨 北京市第八中学教师

审核:刘颖 李培元

审核专家:方向东 中国科学院北京基因组研究所(国家生物信息中心)研究员,中国科学院大学教授

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