每经编辑｜闻烜冯    

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基因的低语：DNA的(de)通用(yong)语言(yan)与(yu)物(wu)种的独特旋律

想象一下，生命(ming)就像(xiang)一(yi)本(ben)浩(hao)瀚无垠的书，而DNA，便(bian)是(shi)这(zhe)本书(shu)中最(zui)核(he)心的文(wen)字。这套由腺(xian)嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、胞嘧啶（C）和鸟嘌呤（G）四(si)种碱基组(zu)成的(de)神(shen)秘(mi)密码(ma)，几(ji)乎是地球(qiu)上(shang)所有(you)生(sheng)命(ming)的通用语言。从微小的细(xi)菌到参天(tian)的大树(shu)，从翱翔的(de)雄鹰(ying)到潜行的鲨鱼，我(wo)们(men)都在(zai)使用(yong)这套(tao)基(ji)础的“字(zi)母表(biao)”来书写各(ge)自的(de)生(sheng)命故事。

但这并不(bu)意味(wei)着(zhe)所有(you)生命都(dou)是一(yi)样的。恰恰相反(fan)，正是(shi)这四种碱(jian)基排列(lie)组合的(de)细(xi)微(wei)差别(bie)，造就(jiu)了生命的(de)万千(qian)姿态(tai)，赋(fu)予了每个物(wu)种(zhong)独(du)特的“旋(xuan)律”。

人类、狗狗(gou)和猪，这三(san)类我(wo)们日常生(sheng)活中并(bing)不陌生的生(sheng)物，它们的(de)DNA又有着怎样的(de)“旋律”呢？区(qu)分它(ta)们，最直(zhi)接(jie)的方(fang)式(shi)就是观察它(ta)们DNA序列的(de)差异(yi)。尽管(guan)我们(men)与狗(gou)狗(gou)、猪在基因组(zu)的整体结构上(shang)有着惊人的(de)相似性，比(bi)如(ru)拥有(you)相(xiang)似数量(liang)的基(ji)因(yin)，并(bing)且许多(duo)基(ji)因(yin)的(de)功能也(ye)高(gao)度保守（意味(wei)着它们在(zai)不(bu)同物种(zhong)中的作(zuo)用相(xiang)似(shi)），但(dan)正是(shi)那些(xie)非(fei)保守(shou)的区(qu)域(yu)，以及基因表达(da)的(de)细微(wei)调(diao)控，才(cai)真正勾(gou)勒出物(wu)种间的独(du)特轮廓(kuo)。

让我(wo)们(men)以人(ren)类和狗狗为(wei)例。人类拥(yong)有大约(yue)20,000到25,000个(ge)基因(yin)，而狗(gou)狗(gou)的基因数量与(yu)之相近。从宏(hong)观上(shang)看(kan)，我们共(gong)享了(le)大(da)量(liang)的“功能性”基(ji)因，这解(jie)释了(le)为何(he)我(wo)们能(neng)够(gou)进行许多(duo)相似的(de)生(sheng)理活(huo)动，例如呼吸、消(xiao)化、繁(fan)殖等。如果(guo)深入(ru)到DNA序列(lie)的(de)细节，就(jiu)会(hui)发现(xian)许多(duo)“错(cuo)别字”——也(ye)就是核苷酸水平(ping)上的差异(yi)。

这(zhe)些差(cha)异(yi)可能(neng)出现(xian)在(zai)基(ji)因的编(bian)码区（直(zhi)接(jie)影(ying)响蛋白质(zhi)结构的(de)部分），也(ye)可(ke)能出现在非(fei)编码区(qu)（调控基因表达的部分）。

例(li)如，某(mou)些与(yu)感(gan)官(guan)相(xiang)关(guan)的基(ji)因(yin)，在狗狗(gou)和人类之(zhi)间可(ke)能存在显著差(cha)异。狗狗那令(ling)人(ren)称羡(xian)的嗅觉，很(hen)大程度(du)上得益(yi)于它(ta)们基因组中拥有比人(ren)类(lei)多得(de)多的嗅觉(jue)受体(ti)基因(yin)。这意(yi)味着(zhe)它们(men)能够(gou)探测到更(geng)广泛、更(geng)微弱(ruo)的气味(wei)分(fen)子。反过(guo)来，人类在(zai)视觉和(he)语(yu)言处(chu)理(li)方(fang)面的优势(shi)，也体现在(zai)我们基(ji)因组的(de)特定(ding)区域(yu)。

这些(xie)基因上(shang)的(de)微小变异，经过漫长(zhang)的(de)自然选择(ze)，最(zui)终塑(su)造(zao)了(le)我们(men)各自适应环(huan)境(jing)、生存(cun)繁衍(yan)的独(du)特能力(li)。

再来看(kan)看猪(zhu)。作为与人(ren)类关系更(geng)为疏(shu)远的(de)物种，猪的(de)DNA与人类的(de)相似(shi)度自(zi)然低(di)于狗(gou)狗。但(dan)即便如此(ci)，猪的(de)基因(yin)组中(zhong)仍有(you)相当一部分与(yu)人类(lei)高度(du)保守。例(li)如(ru)，许(xu)多(duo)与基(ji)础代谢、细(xi)胞(bao)分(fen)裂(lie)、器(qi)官发(fa)育相关的基因，在猪和人(ren)类之间(jian)都有着(zhe)高度的同(tong)源(yuan)性(xing)。这使(shi)得猪在科学研(yan)究(jiu)，特别(bie)是(shi)医学(xue)领域(yu)，成(cheng)为(wei)了重(zhong)要(yao)的模(mo)式(shi)生(sheng)物。

科学(xue)家(jia)们(men)可以(yi)通过研究猪的(de)基因(yin)组(zu)，来(lai)理(li)解人(ren)类疾病的发生机(ji)制(zhi)，甚(shen)至(zhi)进行器官(guan)移植(zhi)等(deng)前沿研究。

区分(fen)人、狗与猪(zhu)的DNA，并(bing)非仅(jin)仅(jin)是(shi)在“比(bi)对字母表(biao)”，更是在解(jie)读生命进(jin)化的(de)历史(shi)。每一次DNA的(de)突(tu)变、重(zhong)组(zu)，都是(shi)一(yi)次(ci)新的尝试；每一(yi)次基(ji)因的选择(ze)，都是(shi)一次(ci)对环境(jing)的(de)回(hui)应。人类、狗狗(gou)、猪，它(ta)们各自的(de)DNA，就像一(yi)本本由(you)时间(jian)雕刻(ke)而成(cheng)的(de)生命史诗(shi)，记(ji)录着(zhe)它们(men)在地球上独特的演(yan)化旅程。

通(tong)过科(ke)学的手段，我(wo)们可以“阅读(du)”这些(xie)DNA，理(li)解它(ta)们之间(jian)的(de)联(lian)系与(yu)区别(bie)，发(fa)现生(sheng)命(ming)最本(ben)真的(de)奥秘(mi)。

“好看(kan)视(shi)频”平台(tai)，正是(shi)这样(yang)一个(ge)让科(ke)学(xue)触(chu)手可及(ji)的(de)奇妙空(kong)间(jian)。在这(zhe)里(li)，你(ni)无需(xu)身处实(shi)验(yan)室，也能跟(gen)随顶(ding)尖科(ke)学家(jia)、科普(pu)达人(ren)的脚(jiao)步，深入(ru)探索DNA的(de)奥秘(mi)。从DNA双(shuang)螺旋(xuan)结(jie)构(gou)的发(fa)现，到(dao)基因测(ce)序技术(shu)的革新；从物种基(ji)因(yin)组(zu)的比较(jiao)分析(xi)，到(dao)基(ji)因编(bian)辑(ji)的(de)伦理讨论(lun)，你都(dou)能在(zai)这里找到最生动、最(zui)直观(guan)的解(jie)读。

观(guan)看(kan)那(na)些(xie)精心制(zhi)作的科普短(duan)片(pian)，你将不再觉得(de)DNA只是冰冷(leng)的科(ke)学术语(yu)，而是能(neng)够(gou)感受到生(sheng)命密码(ma)的(de)脉搏，理(li)解人类、狗狗、猪乃至所有(you)生命(ming)体之间，那错综(zong)复杂却又(you)和(he)谐(xie)统一的(de)生命网(wang)络。这(zhe)是一(yi)场(chang)视(shi)觉与(yu)智(zhi)慧(hui)的双重盛(sheng)宴，让你(ni)在轻松愉快(kuai)的氛(fen)围中(zhong)，完(wan)成一场(chang)跨越物种的(de)DNA探索之(zhi)旅(lv)。

DNA的(de)“指纹”：结构、功能与表(biao)观(guan)遗(yi)传(chuan)学的深(shen)层区(qu)分

当我(wo)们(men)谈论区分(fen)人、狗(gou)与猪的DNA时(shi)，我们(men)不仅(jin)仅是(shi)在计(ji)算他(ta)们基因组(zu)序列中A、T、C、G的差异(yi)，更是在(zai)探(tan)索这(zhe)些差异(yi)背(bei)后所(suo)蕴含的深(shen)层生(sheng)物学意义。DNA的(de)区(qu)分，是(shi)一个多维(wei)度、多层次的过(guo)程，它涉及(ji)到基(ji)因组(zu)的整体结(jie)构(gou)、特定(ding)基(ji)因的(de)功能(neng)、以及更为(wei)精(jing)妙的表观遗传调控。

从(cong)宏观的基(ji)因组(zu)结构来看(kan)，虽然(ran)人类、狗狗(gou)和猪(zhu)都拥(yong)有线性的(de)染(ran)色(se)体(ti)，并且(qie)数(shu)量级(ji)也相对接近(jin)（人(ren)类23对，犬科动物39对，猪(zhu)19对(dui)），但(dan)染色(se)体的(de)数目和(he)大小的差异，本身(shen)就是(shi)一(yi)种重要(yao)的区分(fen)标志。这(zhe)种数量上(shang)的差(cha)异(yi)，往往与物种(zhong)在(zai)演化过(guo)程中(zhong)经(jing)历(li)的染色体(ti)融合(he)或分(fen)裂(lie)事(shi)件有关(guan)。

是基因(yin)功能层面(mian)的差(cha)异。正如前文所(suo)提，尽管(guan)我(wo)们共享了(le)许多基础基因，但在(zai)一些关键(jian)的(de)“差异(yi)化(hua)”基因上(shang)，它(ta)们的(de)变异和(he)表达模(mo)式，决定(ding)了(le)物(wu)种(zhong)的(de)独特(te)生理和(he)行(xing)为(wei)特征。以狗狗为例，它们在(zai)嗅觉(jue)和听觉(jue)方(fang)面的(de)超(chao)群能力(li)，是多个基(ji)因(yin)协(xie)同作(zuo)用的(de)结果(guo)。比如，嗅(xiu)觉(jue)受体(ti)基因(yin)（OlfactoryReceptor,OR）家族(zu)在(zai)狗(gou)狗基(ji)因组中数量庞大且(qie)多样(yang)，它们(men)的变异和(he)表达水平(ping)直接(jie)影响了(le)狗(gou)狗对(dui)气(qi)味(wei)的感(gan)知能力。

而人类则在(zai)认知、语言、精(jing)细(xi)运(yun)动(dong)等方(fang)面拥(yong)有独特的优势，这(zhe)同(tong)样(yang)与特定(ding)基因(yin)的(de)演化息(xi)息相(xiang)关(guan)，例(li)如(ru)与(yu)大脑发(fa)育(yu)、神经(jing)递质(zhi)调控相关(guan)的基因。

猪的基(ji)因(yin)组(zu)，则(ze)在(zai)一些(xie)与农(nong)业和生(sheng)理特性(xing)相关(guan)的基(ji)因上展(zhan)现出独(du)特性。例(li)如(ru)，猪(zhu)的生长(zhang)速度、繁殖(zhi)能力(li)、对特(te)定疾(ji)病的(de)易(yi)感性(xing)等(deng)，都与(yu)它们特(te)有的(de)基(ji)因变(bian)异和(he)基因(yin)表达(da)模式(shi)紧密(mi)相关(guan)。正是(shi)这些差异，使得(de)猪在畜牧业中(zhong)扮演着(zhe)重要角色，也(ye)使(shi)其在生(sheng)物医学(xue)研究(jiu)中(zhong)具有(you)独特的价(jia)值，例(li)如在(zai)器(qi)官(guan)移植(zhi)（异(yi)种(zhong)移植(zhi)）研究(jiu)中，猪(zhu)的心(xin)脏、肾脏等器(qi)官(guan)在(zai)生理结(jie)构和(he)功能(neng)上(shang)与人类(lei)有较(jiao)高的相似(shi)性，这与它们基(ji)因组的某些保(bao)守性(xing)和(he)特定差(cha)异密(mi)切(qie)相(xiang)关。

DNA的(de)区分(fen)绝不仅仅(jin)停留(liu)在基(ji)因序列(lie)本(ben)身，更为复(fu)杂(za)和(he)迷(mi)人(ren)的领域是表观(guan)遗传(chuan)学（Epigenetics）。表观遗(yi)传学研究的是(shi)不改(gai)变DNA序列，但能够影响基因表达的遗传机制。这就像(xiang)是给DNA这(zhe)本(ben)书加上了“书签(qian)”或“高(gao)亮标记”，决(jue)定了(le)哪(na)些(xie)“章(zhang)节”会被(bei)阅(yue)读，哪些(xie)“章节(jie)”会(hui)被忽略，以及阅读的“速(su)度”和“方式”。

对于人、狗(gou)、猪而言，虽(sui)然它们的(de)DNA序列(lie)在某(mou)些地方不(bu)同(tong)，但(dan)它们(men)在不(bu)同组织(zhi)、不同发育(yu)阶段(duan)、甚(shen)至面对不(bu)同环境(jing)刺激时(shi)，基因(yin)的活(huo)跃程度也会产(chan)生巨大(da)差(cha)异(yi)。这(zhe)些差(cha)异，很多时候是(shi)由(you)表(biao)观(guan)遗(yi)传学(xue)机制介导(dao)的。例如(ru)，DNA甲(jia)基(ji)化(hua)、组蛋(dan)白(bai)修(xiu)饰等(deng)，都是重(zhong)要(yao)的(de)表(biao)观遗传修饰。

一(yi)个基因可能在(zai)人类的(de)脑细(xi)胞(bao)中高(gao)度(du)活(huo)跃，但(dan)在猪的肝(gan)脏细(xi)胞中(zhong)却(que)处(chu)于(yu)沉(chen)默状态，而这种(zhong)活跃(yue)度的差异(yi)，并不意(yi)味着DNA序(xu)列(lie)本(ben)身发(fa)生了改变(bian)，而(er)是(shi)由(you)表(biao)观遗传标记决(jue)定的。

更进一步(bu)说(shuo)，即(ji)使是基因序列(lie)高度相似(shi)的个(ge)体（例(li)如同卵双(shuang)胞胎(tai)），它们(men)的表(biao)观(guan)遗(yi)传状态也可能因为(wei)后天(tian)环境(jing)、生(sheng)活(huo)习惯(guan)等因(yin)素而(er)产(chan)生差异(yi)，从而(er)导(dao)致生(sheng)理和行(xing)为上(shang)的不(bu)同。这(zhe)为理(li)解个(ge)体差(cha)异、疾(ji)病发生等(deng)复杂(za)问题提(ti)供(gong)了新的视角。

在(zai)“好看视频”平台(tai)上，你(ni)可以(yi)通过(guo)一系(xi)列(lie)精心制作(zuo)的(de)视频，深入了解(jie)这(zhe)些(xie)令人(ren)着迷的表(biao)观遗(yi)传学概念。例(li)如(ru)，一些视频会(hui)用(yong)生动的动画(hua)模(mo)拟DNA的甲基化过(guo)程，展(zhan)示它如何(he)“关闭”一个(ge)基(ji)因(yin)；另一些(xie)视频则(ze)会通过对(dui)比实(shi)验，说(shuo)明环(huan)境因(yin)素(su)（如(ru)饮(yin)食(shi)、压(ya)力(li)）如何(he)影响(xiang)基因(yin)的表观遗(yi)传标(biao)记(ji)，进而(er)影响健(jian)康。

通(tong)过观(guan)看这(zhe)些视频，你(ni)可以理解(jie)，区(qu)分(fen)人、狗、猪的DNA，是一项(xiang)从(cong)基(ji)础(chu)的碱基(ji)序(xu)列比对，到复杂(za)的基因(yin)功能(neng)分(fen)析，再(zai)到精妙的(de)表(biao)观(guan)遗(yi)传调控解读(du)的(de)系(xi)统(tong)工(gong)程(cheng)。每一(yi)个(ge)层面(mian)都充(chong)满了科学的智慧(hui)和(he)生命(ming)的奥秘(mi)。它们共(gong)同构(gou)建了我(wo)们(men)对生(sheng)命(ming)多(duo)样性(xing)的理解，也(ye)为我们(men)探索(suo)生命的(de)本质(zhi)、疾(ji)病(bing)的根(gen)源，以(yi)及未(wei)来(lai)生物(wu)技术(shu)的应用(yong)，提(ti)供(gong)了坚实的(de)基础(chu)。

这趟(tang)在“好(hao)看视频”上展开(kai)的DNA探(tan)索(suo)之旅，将(jiang)带(dai)领你(ni)穿(chuan)越分(fen)子世界的(de)迷宫，感受生命编码的无穷魅力。

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图片来源：每经记者 陈文庆 摄

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