人是一种灵长目人科人属的物种,根据对线粒体DNA和化石的相关研究,证明人类大约于万年前起源于东非。鸡属于脊索动物门、鸟纲,是人类饲养最普遍的家禽。家鸡源出于野生的原鸡,其驯化历史可以追溯到约年前。人和鸡相差如此之大,为什么说两者在3亿年前是一家?
鸡基因组序列的“战役”
美国《自然》杂志的封面曾被一只破壳而出的小鸡崽“霸占”,封面的一侧是由T、A、G、C构成的生命密码,是世界首张鸡基因组序列框架图。
这项研究的背后是多国科学家数年的努力钻研,填补了哺乳动物和基因序列已知的其他物种之间的演化空白。正是这项研究成果,确定了鸡基因组DNA序列与人基因组DNA序列有2.5%相似,而且可以进行排列。
科学家也正是在这场规模巨大的“战役”中确定人和鸡在三亿年前拥有共同的祖先,由于各种因素的导致,两者才在后来的进化道路中分道扬镳,越走越远。
两个关键性疑问
在如此巨大的基因研究工程中了解人和鸡在亿万年前千丝万缕的联系,必须要从最基本的因素着手,即从两者的基因中寻找答案。
基因是具有特殊效应的DNA段,而DNA又是由碱基对构成。人类基因组含有约30亿个DNA碱基对,原鸡的基因组含DNA碱基对约5亿个,面对数量如此之多的基因数量,将利用什么方法抽丝剥茧,将最原始的起源秘密原汁原味地提取出来?
美国密歇根州立大学的科学家杰里道奇教授在进行鸡基因序列的研究中伤透了头脑,在如此繁杂的鸡种中,该选用哪种类型的鸡作为研究对象?
寻找鸡类中的代表
鸡类具有高度遗传的变异性,正因如此,鸡基因家族扩展和收缩的方式千变万化,直接导致鸡的变异率飞跃式提升,甚至能够和世界上变异率最高的小鼠亚种相媲美,而哺乳类动物的变异率与之相比则稳定许多。
鸡家族靠着这一特性在地球上不断发展“变异”特长,将自己的家族发扬光大、人丁兴旺,目前鸡有个不同的种类。
经过深思熟虑,杰里道奇教授选择了生长于山林的野生红原鸡作为研究对象,编号为“RJF”。野生红原鸡在众多鸡种中虽然不起眼,但是这家伙的“祖先”是所有家鸡“老祖宗”,而且天生野性,从未被人类驯化。只有解开它的基因密码,鸡家族和人类的渊源才能够浮出水面
“鸟枪法”基因测序
DNA是由众多脱氧核糖核苷酸通过磷酸二酯键、含氮碱基之间的氢键连接而成,是众多高分子化合物的聚合体。那么微小的东西用什么办法研究呢?
美国塞莱拉遗传公司创始人克雷格文特尔是一位非常聪明的学者,他自己独创了一种基因测序方法,即“全基因组鸟枪法测序法”,该方法破译基因组密码简捷、高效,又被称为“霰弹法”。即使放到现在,这种基因测序方法在国际水平上依旧遥遥领先,甚至被誉为20世纪最伟大的生物技术发明之一。
“鸟枪法”可以将一条极为复杂的DNA长链巧妙地切割成不同的基因片段,接着依靠高速计算机将这些片段进行排序和组装,进而构成完整基因组。该方法巧妙地省略了基因组含有重复的“垃圾”片段,也就是不具有遗传效应的脱氧核苷酸序列,从而大大提高了基因测序的准确率和效率。
在短短的两年之内,多国科学家用这种方法完成了10亿个碱基对的测序工作,终于绘制出了“RJF”鸡基因图谱。
一家亲的证据
当科研人员将鸡的基因图谱和人类的进行对比时,两者的相似程度简直令人难以置信。大概可以概括为以下几点:
1,鸡和人两者至少有万对碱基序列在两个不同的生物体内担任着相同或相似职能。
2,鸡和人基因组有着相同的同位体现象。
3,较高程度染色体内的重复和较低程度染色体间的交换都在鸡和人的基因组中频繁出现。
通过细致的观察,科研小组发现了3亿年前鸡和人两者分道扬镳的证据。人类的头发、指甲和鸟类的喙、羽毛等的主要成分都是角蛋白。
在科学界有一个共识,即鸟类和哺乳类动物的角蛋白来源相同,也就是控制角蛋白合成的相关碱基序列相同。但当看到鸡基因图谱时,发现鸡身上控制角蛋白合成的基因与哺乳动物的差别很大,这就表明角蛋白在鸡的身上已经独立进化了两次。
虽然人类是由森林古猿进化而来,但是在3亿年前,人和鸡确确实实来自同一个家庭,而且是“亲兄弟”