让一个人需要多少基因?

让一个人需要多少基因?
我们有最详尽的指示吗?来源:www.shutterstock.com

我们人类喜欢把自己看作是在我们星球上所有其他生物的顶端。生命已经进化了30亿年,从简单的单细胞生物,到各种形状、大小和能力的多细胞植物和动物。除了日益增长的生态复杂性,在生命的历史中,我们也看到了智力的进化,复杂的社会和技术发明,直到我们今天看到人们在35000英尺的高空飞行,讨论着飞行中的电影。

认为生活史是自然的从简单到复杂,并期望这在不断增加的基因数量中得到反映。我们幻想自己以卓越的智慧和全球统治引领潮流;我们的期望是,既然我们是最复杂的生物,我们就应该拥有最精致的

这一推测似乎是合乎逻辑的,但研究人员越来越多的基因组,似乎越缺陷。大约半个世纪前估计的人类基因数量在数百万里。今天我们低至约20,000.我们现在知道,与他们一起的香蕉30,000个基因,比我们的基因更多的50%。

作为研究人员设计的新方法不仅仅是生物体的基因,而且它也是多余的,这是多余的,在我们总是被认为是最简单的生活 - 病毒的基因数量之间存在明确的收敛性 - 以及最复杂的 - 我们。现在是时候重新思考有机体的复杂性反映在其基因组中的问题。

计算基因数量

我们可以将所有的基因作为我们的食谱中的食谱。它们写在DNA基地的字母中 - 缩写为ACGT。该基因提供有关如何以及何时组装蛋白质的说明,这些蛋白质可以在您的身体内进行所有生命功能。一种典型的基因需要大约1000个字母。基因与环境和经历一起决定着我们是什么,我们是谁,所以知道一个生物体有多少基因是很有趣的。

当我们谈论基因数量时,我们可以显示病毒的实际计数,但只有一个重要原因的人类估计。一挑战计数基因真核生物——包括我们、香蕉和念珠菌这样的酵母——我们的基因没有像鸭子一样排成一行。

我们的基因食谱就像食谱的书页被撕下来和其他三十亿个字母混在一起,大约50%其中实际描述了灭活,死亡病毒。因此,在真核时,很难计算具有重要功能并将它们与无关的基因分开。

相比之下,计数病毒和细菌的基因10,000基因 - 相对容易。这是因为基因的原料 - 核酸 - 对于微小的生物相对昂贵,因此有很强的选择来删除不必要的序列。事实上,病毒的真正挑战是首先发现它们。这一切都令人惊讶主要病毒发现(包括艾滋病毒)根本没有排序,而是通过旧方法进行排序,例如在视觉上放大它们并看待它们的形态。继续前进在分子技术方面教给了我们非凡的东西病变的多样性,但只能帮助我们计算我们已经知道的东西的基因。

让一个人需要多少基因?
一个人与巨型病毒的收敛估计的基因数。人的线显示平均估计与代表所需基因数量的虚线。用于病毒的数字适用于MS2(1976),HIV(1985),2004年的巨型病毒和20世纪90年代的平均T4号。信用:Sean Nee,CC by

蓬勃发展甚至更少

我们实际需要健康生活的基因数量甚至可能低于我们整个基因组中的20,000的当前估计。最近一项研究的一个作者合理地推断出计数为人类可能会更低

这些研究人员看着成千上万的健康成年人,寻找自然发生的“淘汰赛”特定基因的功能缺失。我们所有的基因都有两个副本,分别来自父母。通常,一个活跃的副本可以弥补另一个不活跃的副本,而且很难找到有这种情况的人两个都副本灭活,因为灭活基因是自然稀有的。

用实验室大鼠研究敲除基因是相当容易的,使用现代基因工程技术来灭活我们选择的特定基因的两个副本,甚至完全去除它们,然后看看会发生什么。但是人类研究需要居住在拥有21世纪医疗技术的社区的人群,以及已知的适合所需的遗传和统计分析的家谱。冰岛是一个有用的人人口,这项研究的英国巴基斯坦人民是另一个。

这项研究发现了700多个基因,这些基因可以被敲除而不会产生明显的健康后果。例如,一个令人惊讶的发现是PRDM9基因——它在老鼠的生育能力中起着至关重要的作用——也可以在人身上被敲除而不会产生不良影响。

推断超出人敲除研究的分析导致估计实际上只需要3,000个人基因来建立健康的人类。这是与“基因数相同的球场”巨大病毒。“Pandoravirus.该病毒是迄今为止已知的最大病毒有2,500个基因

那么我们需要什么基因?我们甚至不知道四分之一的人类基因实际上,这是先进的与我们对其他物种的了解相比

复杂性产生于非常简单

但是否最终数量是20,000或3,000件或其他东西,这一点是,在理解复杂性方面,尺寸确实无关紧要。我们已经在至少两个语境中知道了这一点,并且刚刚开始了解第三个。

让一个人需要多少基因?
巨型病毒有超过1000个基因,潘多拉病毒甚至更多。资料来源:Chantal Abergel, CC BY-SA

艾伦图灵,数学家和WWII代码破碎机建立了多细胞发展理论。他研究了简单的数学模型,现在称为“反应扩散”过程,其中少量的化学品 - 只有两个在图灵的模型中 - 彼此漫反射并反应。有简单的规则管理他们的反应,这些模型可以可靠地生成非常复杂,结构相干的结构很容易看到.因此,植物和动物的生物学结构不需要复杂的编程。

同样,很明显100万亿连接在人类的大脑中,这是真正让我们成为我们所在的东西,不可能在遗传上单独编程。的人工智能的最新突破是基于神经网络;这些是大脑的计算机模型,其中的简单元素——对应于神经元——通过与世界的互动建立自己的联系。的结果是壮观的在手写识别和医疗诊断等应用领域,谷歌还邀请公众和和一起玩游戏观察梦想AIs。

微生物超越基础

因此,很明显,对于大量的人来产生非常复杂的结果,单个细胞不需要非常复杂。因此,它不应该是一个令人惊讶的是,人类基因数可以与单细胞微生物如病毒和细菌相同的尺寸。

令人惊讶的是什么是匡威 - 微小的微生物可以拥有丰富,复杂的生活。有一种日益增长的学习领域 - 被称为“sociomicrobiology“ - 检查微生物的非常复杂的社会生活,与我们自己相比起来。我自己的贡献这些领域涉及捐赠他们在这个看不见的肥皂剧中的合法地位。

在过去的十年中,我们已经意识到,微生物在其生命中花费超过90%的生活,这可能最好被认为是生物组织。实际上,许多生物膜有系统电气通信在细胞之间,比如脑组织,使它们成为研究偏头痛和癫痫等大脑疾病的模型。

生物膜也可以被认为是“微生物的城市,“和整合sociomicrobiology和医学研ob欧宝直播nba究是快速进步在许多领域,如治疗囊性纤维化。的微生物的社会生活在这些城市 - 完成合作,冲突,真理,谎言甚至自杀- 在21世纪迅速成为进化生物学中的主要研究领域。

就像人类的生物学远不如我们想象的那么出色一样,微生物的世界也变得更加有趣。而基因的数量似乎与之没有任何关系。


进一步探索

旋转微生物发动机:在细菌基因组中的马力与燃料效率

来源:谈话

本文最初发表于谈话.阅读原文
谈话

引文:让一个人需要多少基因?(2016年10月19日)从HTTPS://medicalXpress.com/news/2016-10-genes-person.html中检索到2021年5月31日
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