图中左侧是一种动物,右侧是一种植物,但两者的DNA仍有一些相同之处 左边有一种动物,右边有一种植物,但它们的DNA还是有一些相似之处
据外媒报道,你可能听说过人类和香蕉的DNA相似度高达50%。乍一看,人类和香蕉有很多不同。少说两句:一个是动物,一个是植物!事实上,这种相似性看似惊人,但确实有一些事实元素,但实际情况要比这复杂得多。
这些信息可能来自美国国家人类基因组研究所2013年进行的一项研究项目,但其他项目可能也公布了类似的数据。然而,该项目的研究成果尚未公布。相反,美国史密森自然历史博物馆的一段科普视频指出,人类和香蕉的DNA存在“41%的相似性”。
人类vs香蕉
首先,我们必须了解DNA和蛋白质产品的区别。我们可以把DNA想象成一个房子的蓝图,蛋白质的产物就是一个实际建造的房子,因为蓝图中的所有信息都体现在房子里。接下来,我们可以把人类的DNA想象成农场的蓝图,把香蕉的DNA想象成殖民地房子的蓝图。这两个房子有很多相似之处,但最终的产品却大不相同。这就是人类和其他生物的区别。其次,记住基因只占DNA的2%。
科学家首先分析了典型香蕉基因组中的基因序列,然后预测了这些基因合成的所有蛋白质的氨基酸序列。然后,科学家们用同样的方法分析了所有的人类基因,并依次将每个香蕉基因对应的蛋白质序列与人的基因进行了比较。它们之间的相似度可以从0到100。只要两个基因的相似度高于预期,就会被记录下来。
最终,该项目进行了400多万次比较,在两个基因组之间找到了7000个“有效对”。接下来,研究人员计算了每对的平均相似度,最终的数字约为40%。但这只是蛋白质,也就是基因产物之间的相似性,而不是基因本身的相似性。人类基因组中有许多基因在香蕉基因组中找不到,反之亦然。
如果上面的内容有些难以理解,可以看看下面更简单的解释:研究人员将所有香蕉基因与人类基因逐一进行比较,然后计算它们之间的相似度。发现香蕉基因组中60%的人类基因可以匹配。研究人员对比了这60%基因对应的蛋白质的氨基酸序列,发现其中约40%是相同的。
乍一看,人类和香蕉之间有这么多相似的基因,真是令人震惊。但其实这也是正常的。人类的生存机制和香蕉有很多相似之处,比如消耗氧气生存。这些相似的基因中有许多只是负责基本的生命功能。
世间万物都是“相对”的
从上面可以看出,流行的说法是“DNA相似度达到50%到60%”,但实际研究的是“基因产物的相似度”,这两种说法是不一样的。如果科学家将香蕉的DNA序列与人类的DNA进行比较,他们会发现它们根本不匹配。我们的DNA 50%来自母亲,50%来自父亲。我们50%的基因和香蕉是一样的,但如前所述,只有2%的DNA是基因,所以和香蕉一样的基因只占我们DNA的1%。
既然基因只占DNA的2%,那剩下的98%是什么呢?其中8%负责调控基因;剩下的90%的功能要么是未知的,要么是在进化过程中逐渐消失的。这些未知的DNA片段一度被称为“垃圾DNA”,因为科学家认为它们毫无用处。但是这个名字并不合适,因为近年来科学家已经意识到这些碎片也有一定的功能。
人类的DNA不仅与香蕉高度相似,也与其他物种高度相似。例如,我们与小鼠基因组相似度为85%,与果蝇相似度为61%。最神奇的是,虽然人类在进化时间线上与其他物种相距甚远,但我们却能在基因组中找到同一个祖先留下的同样印记。在几十亿年前的生物基因组中就有允许细胞存活和复制的基因,所以它们一代又一代地存活下来,并且在人类和植物基因组中都得以保存。
不仅是香蕉,我们和其他水果的DNA相似度也可能是1%。因为地球上所有的生命都是从16亿年前的一个细胞进化而来的,从某种意义上来说,所有的生物都是有联系的。