Where do genes come from? - Carl Zimmer

Summary

我们的DNA大约有2万个基因，它们编码了构建身体的各种分子，从指甲的角蛋白到大脑的多巴胺。生命起源于约40亿年前的原始微生物，它们通过繁衍传下了基本基因。随着时间推移，基因复制中的偶然错误产生了新的基因，经过突变可能获得新的功能。例如，人类嗅觉基因的多样性让我们能感知数万亿种气味；蛇的某些基因通过突变产生毒液。甚至一些全新的基因可以从无功能DNA序列中诞生。生命在地球上持续演化，新的基因仍在不断出现。

Takeaways

• 🧬 人类大约有2万个基因，这些基因编码构成身体各部分的蛋白质，从脚趾甲的角蛋白到大脑的多巴胺。
• 🌱 不同物种拥有各自的基因，例如蜘蛛有生成蜘蛛丝的基因，橡树有生成叶绿素的基因。
• ⏳ 生命大约在40亿年前起源于地球，最早的生命形式是简单微生物，携带维持生命的基本基因。
• 🔄 基因通过细胞分裂传给下一代，但基因复制过程中偶尔会出现重复，形成基因的新拷贝。
• 🧪 基因复制后的突变可以改变其功能，新基因可能逐渐承担原有基因未曾拥有的作用。
• 👃 人类的嗅觉基因家族中，基因突变使我们能够感知数万亿种不同气味。
• 🐍 突变可导致基因在不同器官或生命阶段表达，例如蛇的胰腺基因复制后突变，形成口腔毒液蛋白。
• 🧩 新基因不仅来源于复制，还可能由原本无编码功能的DNA序列通过突变生成，即从零开始形成。
• 💪 这些新基因可能最初无用或有害，但经过进一步突变后，可能增强生物体的生存和繁殖能力。
• 🌍 人类的2万个基因来源多样，从生命起源的古老基因到不断出现的新基因，生命在地球上将持续创造新基因。

Q & A

人类的基因组大约包含多少个基因？

人类的基因组大约包含20,000个基因，这些基因编码构成身体的各种分子，例如角蛋白和胶原蛋白。

其他物种的基因与人类基因有什么不同？

其他物种也有自己的基因，例如蜘蛛有产生蜘蛛丝的基因，橡树有产生叶绿素的基因，这些基因决定了各自物种特有的特征和功能。

生命最初是如何在地球上出现的？

科学家推测生命大约在40亿年前起源于地球，当时的生命形式是原始微生物，它们拥有维持基本生命活动所需的一套基本基因。

新基因是如何产生的？

许多新基因来源于基因复制错误。细胞在分裂时可能会意外复制同一段DNA，从而形成额外的基因副本，经过多代积累突变，这些基因可能获得新的功能。

基因突变如何影响基因功能？

突变可能改变基因产生的蛋白质功能，例如改变蛋白质作用的器官、作用时间，甚至赋予蛋白质全新的功能。

人类嗅觉相关的基因是如何演化的？

人类拥有数百个与鼻子中捕捉气味分子相关的基因。通过突变，这些基因可以识别不同的分子，使我们能够感知数万亿种不同的气味。

蛇的毒液基因是如何形成的？

蛇的一种杀菌蛋白基因经过复制和突变后，其新基因在口腔中表达，从而产生毒液，这使蛇更容易捕猎猎物。

非编码DNA如何产生新基因？

非编码DNA中大部分是随机序列，偶尔这些序列发生突变后可以被细胞读取，产生新的蛋白质。经过进一步突变，这些蛋白质可能获得有益功能。

基因产生的新机制有多快？

虽然一个基因形成一个基因家族可能需要上百万年，但一旦新基因形成，它们可以迅速获得关键功能，对生物体产生重要影响。

地球上的基因来源有哪些？

地球上的基因来源多样，包括最早生命的基本基因、通过基因复制和突变形成的新基因，以及从非编码DNA中产生的新基因。只要生命存在，新基因就可能不断产生。

基因复制错误对生物进化有何意义？

基因复制错误为生物提供了新的基因副本，这些副本经过突变可能获得新的功能，从而增加生物的适应性和多样性，是进化的重要驱动力。