你可能還不了解它，你的一條染色體??X染色體與其它染色體不同，而且這個難題已經困擾了科學家?guī)资炅�。在哺乳動物進化早期，現(xiàn)在的X染色體和我們的其它染色體是一樣的。但是在某個時候，它就進化成與眾不同的了。
與所有其它染色體不同，在幾乎所有的細胞中，女性兩個X染色體中的一條是失活的。它還具有極低的突變率，最讓人百思不得其解的是，在我們極少數(shù)的器官中這個染色體里面的基因是活躍的。最近一項發(fā)表在國際生物學雜志PLOSBiology上的研究，利用交通做類比，向我們揭開了這個謎團。
性別之戰(zhàn)
對人類來說，每個細胞通常包含23對染色體。這些染色體中只有一條??性別染色體，男女之間存在明顯差異。如果你是女性，那么你從父親和母親那里各獲取一條X染色體。如果你是男性，那么你從母親那里獲得X染色體，從父親那里獲得Y染色體，男性的Y染色體只傳男不傳女。
與所有其它染色體一樣，X染色體攜帶的基因能夠被用來創(chuàng)造控制生物性狀的蛋白質，這是通過轉錄的過程發(fā)生的，在這個過程中產生一個單鏈DNA副本，然后它被解碼成蛋白質。當一個基因發(fā)生這樣的過程時，被稱為“表達”。從本質上講，基因表達解釋了存儲在DNA中的遺傳信息，將遺傳信息轉換成生物特征。
20世紀80年代的一項研究預測，X染色體上的基因應該很容易進化成為性別開關，這使得它們與眾不同。這可以解釋女性之間生理上的差異(這項研究專門調查了大角羊的角在尺寸和形狀上的差異)。當X染色體發(fā)生新的突變，它們對女性的影響是相比男性有兩倍的選擇機會。因此突變有利于女性，但是對男性有害的說法一直存在。
但這并不能真正解釋為什么我們X染色體上的基因沒有像其它基因一樣表達盡可能多的器官。查看FANTOM5人類基因圖譜，我們發(fā)現(xiàn)這一趨勢是正確的，即使表達性別器官(如子宮、睪丸、卵巢)也沒有發(fā)揮作用。
我們的研究測試了另一種可能性，即想要增加X染色體上表達基因的數(shù)量很難做到。為了表達一個基因，我們需要其他蛋白質，稱為轉錄因子。這些位于DNA片段上的蛋白質，和“開關”的功能一樣。為了增加表達，需要增加這些蛋白質的數(shù)量，通過蛋白質與基因的結合來刺激表達。但在男性的染色體上，這些蛋白質只能綁定到一個點，而不是兩個。在女性中，兩個染色體中一個會失活。
如果需要以更快的速度表達，對于其它染色體上的類似基因，有兩個活性位可以同時激活。例如，我們需要細胞中的血紅蛋白攜帶更多的氧氣從呼吸器官到其他器官，比起其它器官中或細胞中的基因，產生它的基因可以以更快的速度被表達。X染色體就像交通高峰期的單行線，能容納的車流量少于兩車道，從而導致基因表達出現(xiàn)擁堵。
交通擁堵
我們預計，當交通高峰車流量高的時候，X染色體上的基因將出現(xiàn)問題。我們的統(tǒng)計分析揭示，和預期的一樣，你X染色體上的高峰期交通流量是其它染色體的一半。
此外，在進化過程中，基因已經從X染色體轉移到其它染色體，而且發(fā)生轉移的基因是不同的：移動到X染色體上的基因具有較低的表達峰值速率，這些基因可以反向移動。更多的X染色體上高表達基因，在進化過程中比其它基因，表達水平要低的多。就像當你在單行線上遇到交通擁堵，很難加快速度一樣的道理。
同樣的交通擁堵概念也可以用來解釋，為什么你X染色體上的基因只能表達少數(shù)器官這個謎團。許多器官的基因表達往往是那些具有高表達率的基因。根據交通擁堵模型，真正高表達基因不能在X染色體上發(fā)揮功能，當X染色體進化時，一些基因會從X染色體上外流。同樣的，在X染色體上沒有發(fā)現(xiàn)高表達率的組織特異性基因。具有很高峰值流量的器官，例如分泌活躍的器官如胰腺，也是往往不被表達的伴X染色體基因。
這些結果表明，要了解我們的基因和染色體是如何進化的，我們可能需要從起點上考慮他們所在的物理系統(tǒng)中的簡單限制，而不是只調查性別差異的遺傳基礎。
這項研究也有一些實際應用。例如，涉及到基因治療，我們會人為地引入一種新版本的基因，來補償突變版本的基因，如果有可能的話，我們應該避免將它加入到X染色體，因為它有可能阻礙基因的正確表達。
本文來自：逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/gaozhong/435507.html
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