基因突变引发物种大变身？最新研究揭示快速进化机制

基因突变引发物种大变身？最新研究揭示快速进化机制

基因突变是生物进化的重要驱动力，但通常认为其影响是缓慢而渐进的。然而，近年来的研究发现，某些特定的基因突变可能在短时间内引发物种形态的巨大变化。这一现象不仅挑战了传统的进化理论，也为理解生物多样性的形成提供了新的视角。

2024年，哈佛大学的研究人员在《Science》期刊上发表了一项突破性研究，开发出一种名为“解旋酶辅助连续编辑（Helicase-Assisted Continuous Editing, HACE）”的工具。这种工具能够只在感兴趣的特定基因中快速产生突变，而不会干扰基因组的其他部分。

HACE工具的工作原理是将解旋酶（一种能自然“解折叠”DNA的酶）与基因编辑酶相结合，然后使用CRISPR-Cas9技术将这两种蛋白引导到目标基因上。当解旋酶让DNA解折叠时，它只对该基因序列进行突变。

论文第一作者Xi Dawn Chen表示，“像这样的工具的开发标志着我们直接利用人类细胞进化的能力的重大飞跃。通过对基因组特定部分进行定向诱变，这一工具为开发以前无法实现的酶和治疗方法打开了大门。”

伦敦大学学院和乌得勒支大学医学中心的研究人员在《Nature Genetics》上发表的一项研究，首次揭示了癌症细胞如何通过基因开关来调节自己的生长。

研究人员发现，DNA修复基因的突变可以反复产生和修复，就像“基因开关”一样，根据对癌症发展最有利的方式，切断或重新启动肿瘤生长的刹车。这项研究的资深作者Marnix Jansen博士表示，“我们预测，了解肿瘤如何利用有缺陷的DNA修复来驱动肿瘤生长，同时避免免疫检测，可能有助于解释为什么免疫系统有时无法控制癌症的发展。”

研究小组分析了100,000基因组计划数据库中217个错配修复缺陷（MMRd）肠癌样本的全基因组序列，发现MSH3和MSH6基因的DNA修复突变与总体上大量突变之间存在很强的相关性。在复杂的细胞模型（称为类器官）中，研究人员进一步验证了这些DNA修复基因突变作为“进化开关”的作用。

这些发现对传统的进化理论提出了新的挑战。长期以来，科学界普遍认为基因突变是随机发生的，而自然选择则在其中扮演着“筛选者”的角色。然而，HACE工具和DNA修复基因“进化开关”的发现表明，生物体可能在一定程度上控制着自身的突变过程。

这种突变率的可调节性暗示了进化过程可能存在更复杂的机制。它不仅挑战了突变完全随机的传统观点，还提示我们，生物体可能通过某种方式“主动”参与自身的进化过程。

这些突破性的研究不仅为疾病治疗提供了新的思路，也为进化生物学开辟了新的研究方向。HACE工具的开发为研究基因突变提供了前所未有的精确性，而对DNA修复基因“进化开关”的理解则可能为个性化癌症治疗带来新的希望。

正如伦敦大学学院的研究人员所说，“这一知识有可能用于评估患者肿瘤的特征，如果DNA修复被关闭，可能需要更强的治疗，并且肿瘤有可能更快地适应以逃避治疗——特别是针对严重突变的肿瘤的免疫疗法。”

这些发现让我们对生命的演化过程有了更深入的理解，也为我们应对疾病、保护生物多样性提供了新的启示。随着研究的深入，我们有理由相信，基因突变这一生物进化的“密码”，将为我们揭示更多关于生命起源和发展的奥秘。