中關(guān)村在線(xiàn)
何偉
2026-02-08 18:09:11
想象一下，你手中的那杯??咖啡，或是窗外飛過(guò)的麻雀，甚至是深海中沉默的??巨鯨，它們與你，我們，究竟有著(zhù)怎樣的聯(lián)系？這種聯(lián)系，并非僅僅是棲息在同一片土地上的緣分，更是一種深藏在生命最基本??構成——DNA中的、古老而深刻的羈絆。DNA，這個(gè)攜帶著(zhù)生命所有遺傳信息的分子，就像一部由A、T、C、G四個(gè)字母組成的宏大密碼本??，記錄著(zhù)每一個(gè)生命的藍圖。
而當我們翻開(kāi)這部密碼本，驚訝地發(fā)現，我們與動(dòng)物世界中的許多生命，竟然在書(shū)寫(xiě)著(zhù)如此相似的故事。
讓我們從最直觀(guān)的相似性談起——基因的組成。無(wú)論是人類(lèi)、老鼠、果蠅，還是酵母，我們的DNA基本結構都是雙螺旋鏈，由核苷酸組成。這些核苷酸的排列順序，構成??了基因，而基因則指導??著(zhù)蛋白質(zhì)的??合成，蛋白質(zhì)則執行著(zhù)生命體的各種功能。這意味著(zhù)，從細胞分裂到新陳???代謝，從能量的產(chǎn)生到信息的傳遞，許多基礎的??生物學(xué)過(guò)程，在動(dòng)物和人類(lèi)之間，遵循著(zhù)共同的“操作手冊”。
例如，負責細胞呼吸的線(xiàn)粒體DNA，幾乎在所有真核生物中都高度保??守，這足以證明，能量的獲取和利用是生命賴(lài)以生存的基石，無(wú)論你是靈長(cháng)類(lèi)還是蠕形蟲(chóng)，都離不開(kāi)這一套精密的??能量工廠(chǎng)。
更進(jìn)一步，科學(xué)家們通過(guò)基因測序和比較基因組學(xué)，發(fā)現我們與許多動(dòng)物共享著(zhù)大量的“同源基因”。同源基因，顧名思義，是指那些來(lái)源于共同祖先的基因，它們在功能上往往是相似甚至相同的。最令人驚嘆的例子之一，是我們與黑猩猩之間高達98%以上的DNA序列相似性。
這并??不是說(shuō)我們和黑猩猩只有2%的差異，而是說(shuō)，在我們巨大的基因組中，絕大部分的“文字”和“句子”都是相同的。這些相似的基因，指導著(zhù)我們共享的生理特征，比??如大腦的??發(fā)育、血液的循環(huán)、消化系統的運作等等。即使是看起來(lái)差異巨大的??物種，比如人類(lèi)和老鼠，我們仍然共享著(zhù)大約85%的基因。
這些共享的基因，在許多基礎的生物過(guò)程中扮演著(zhù)關(guān)鍵角色，例如控制細胞生長(cháng)和分裂的p53基因，它在人類(lèi)中是一個(gè)重要的??腫瘤抑制基因，而在老鼠體內，也發(fā)揮著(zhù)類(lèi)似的功能，這為我們理解癌癥的發(fā)生和發(fā)展提供了寶貴的模型。
我們與動(dòng)物共享的不僅是基因本身，還有基因的功能。許多在人類(lèi)疾病研究中至關(guān)重要的基因，在動(dòng)物模型中也存在著(zhù)功能相似的“伙伴”。例如，與糖尿病相關(guān)的胰島??素基因，在人類(lèi)和豬的??基因組中都存在，并且在調節血糖方面發(fā)揮著(zhù)相似的作用。這種基因功能的相似性，使得科學(xué)家們能夠利用動(dòng)物模型來(lái)研究人類(lèi)疾病??的發(fā)病機制，并開(kāi)發(fā)新的治療方法。
我們之所以能夠利用小鼠來(lái)研究帕金森病，正是因為它們也擁有編碼與帕金森病相關(guān)的突變的基因，并且這些突變會(huì )導致類(lèi)似神經(jīng)細胞的退化。
再往深處挖掘，我們會(huì )發(fā)現，即使是那些看似微不足道的基因，也在揭示著(zhù)生命演化的宏大敘事。例如，一些控制著(zhù)早期胚胎發(fā)育的??關(guān)鍵基因，如Hox基因家族，在從昆蟲(chóng)到魚(yú)類(lèi)再到人類(lèi)的廣泛譜系中都存在，并且在調控身體軸向（例如前后、上下）的形成??中起著(zhù)相似的作用。
這表明，在生命演化的早期階段，就已經(jīng)存在了一套“萬(wàn)能”的基因指令，它們被代代相傳，并在不同的物種中被“重新組合”和“微調”，以塑造出多姿多彩的生命形態(tài)。這種基因的“模塊化”和“重用性”，是自然選擇的智慧所在，它以最經(jīng)濟有效的方式，創(chuàng )造了生命的無(wú)限可能。
當然，基因的相似性并非簡(jiǎn)單的復制粘貼。即使是高度相似的基因，其序列上的微小變異，也可能導致功能上的巨大差異，從而塑造出物種獨特的特征。例如，人類(lèi)擁有發(fā)達的大腦皮層，這與編碼神經(jīng)發(fā)育和腦細胞增殖的一些基因的變異和調控密切相關(guān)。而即使是與人類(lèi)親緣關(guān)系最近的黑猩猩，在這些基因的表達方式和調控網(wǎng)絡(luò )上，也存在著(zhù)細微但關(guān)鍵的差異，正是這些差異，最終造就了人類(lèi)獨特的認知能力。
總而言之，動(dòng)物DNA與人類(lèi)DNA之間的相似性，不僅僅是科學(xué)數據上的巧合，更是生命演化過(guò)程??中共同的印記。我們與萬(wàn)物共享著(zhù)基因的低語(yǔ)，在最根本的層面，我們都是同一部生命史詩(shī)中的篇章，共同書(shū)寫(xiě)著(zhù)關(guān)于生存、繁衍和適應的古老故事。而理解這些相似性，就如同掌握了一把解開(kāi)生命奧秘的鑰匙，它讓我們能夠以更廣闊的視角，去審視生命的多樣性，去感悟我們與自然界之間那份深刻的連接。
盡管動(dòng)物DNA與人類(lèi)DNA在基礎結構和許多核心功能上表現出令人驚嘆的相似性，但正是那些看似細微的差異，構筑了人類(lèi)獨一無(wú)二的生命畫(huà)卷。這些差異，并非僅僅是數量上的增減，而是涉及基因的數量、結構、表達調控以及非編碼區域的獨特演化，它們共同塑造了人類(lèi)的智慧、情感，以及我們與世界互動(dòng)的方式。
基因組的??大小和數量是衡量物種差異的一個(gè)重要維度。雖然我們常說(shuō)人類(lèi)與黑猩猩有98%以上的DNA相似性，但剩余的1-2%差異，在龐大的基因組尺度上，也足以累積成數千萬(wàn)個(gè)堿基對的差別。更重要的??是，人類(lèi)的基因組中，經(jīng)歷了額外的基因復制和基因丟失事件，這導致我們擁有一些獨有的基因，或者一些在其他物種中失活的基因，在人類(lèi)中仍然保持活性。
例如，與大腦發(fā)育和功能相關(guān)的基因家族，如FOXP2基因，在人類(lèi)中發(fā)生了重要的演化，它被認為是與語(yǔ)言能力的??發(fā)展密切相關(guān)的。FOXP2基因的兩個(gè)關(guān)鍵氨基酸替換，使得它在人類(lèi)中能夠更有效地調控其他基因，從而促進(jìn)了復雜語(yǔ)音的產(chǎn)生和理解。
基因的表達調控，是塑造物種差異的另一重要力量。即便擁有相似的基因，不同物種在基因表達的時(shí)間、地點(diǎn)和水平上也會(huì )存??在顯著(zhù)差異。人類(lèi)的基因組中，有大量的調控元件，包括增強子、沉默子等??，它們如同精密的開(kāi)關(guān)，控制著(zhù)基因的開(kāi)啟和關(guān)閉。在人類(lèi)特有的演化過(guò)程中，這些調控元件發(fā)生了變異，導致了某些基因在特定時(shí)間（例如大腦發(fā)育的關(guān)鍵時(shí)期）或特定區域（例如大腦皮層）的更高表達，或者更長(cháng)時(shí)間的表達。
這使得人類(lèi)的大腦能夠發(fā)展出更復雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )，并產(chǎn)生高級認知功能。例如，一些與神經(jīng)元數量和連接強度相關(guān)的基因，在人類(lèi)大腦中的??表達模式就與黑猩猩有顯著(zhù)不同，這直接影響了我們思考、學(xué)習和記憶的能力。
非編碼DNA，過(guò)去曾被認為是“垃圾DNA”，現在已逐漸被揭示出其在基因表??達調控中的重要作用。人類(lèi)的基因組中，非編碼DNA所占比例遠高于編碼區，并且在演化過(guò)程中，這些區域也經(jīng)歷了顯著(zhù)的擴張和變異。許多人類(lèi)特有的??非編碼DNA區域，可能扮演著(zhù)重要的調控角色，影響著(zhù)基因的表達，尤其是在發(fā)育和認知相關(guān)的基因上。
例如，一些在人類(lèi)大腦中特異表達的非編碼RNA分子，可能通過(guò)復雜的調控網(wǎng)絡(luò )，參與了神經(jīng)元的??分化、遷移和突觸的??可塑性，從而為人類(lèi)的智能奠定了基礎。
除了基因本身的??差異，染色體的重組和融合也是造成物種差異的重要原因。人類(lèi)的2號染色體，被認為是兩個(gè)獨立的猿類(lèi)祖先的染色體融合而成的。這種染色體結構上的變化，不僅影響了基因的排列方式，也可能對基因的表??達??和互作產(chǎn)生連鎖效應，進(jìn)一步??加劇了與其他物種的差異。
人類(lèi)DNA中還存在一些獨特的演化特征，例如更慢的基因演化速率，尤其是在一些核心的生物學(xué)功能基因上。這可能反映了人類(lèi)在演化過(guò)程中，對維持基本生命活動(dòng)的穩定性有著(zhù)更高的要求。而另一方面，與認知、行為和免疫系統相關(guān)的基因，則可能經(jīng)歷了更快的演化速度，以適應日益復雜的??生活環(huán)境和社會(huì )結構。
人類(lèi)DNA的獨特性，也體現在我們對疾病易感性上的差異。雖然我們與動(dòng)物共享許多基因，但基因的變異、表達差??異以及與環(huán)境的互動(dòng)，使得我們對某些疾病的易感性不??同。例如，人類(lèi)對某些病毒的易感性，以及對某些自身免疫疾病的易感性，都與我們獨特的基因組特征有關(guān)。
從??更宏觀(guān)的角度來(lái)看，人類(lèi)DNA的獨特性，是生命演化大花園中一朵獨特而絢麗的花朵。它承載著(zhù)我們成為“人類(lèi)”的特質(zhì)，賦予我們創(chuàng )造力、同情心、好奇心和自我意識。理解這些基因層面的差異，不僅能幫助我們更深入地認識自身，也能為解決人類(lèi)面臨的健康挑戰，如神經(jīng)退行性疾病、精神疾病以及傳染病等，提供新的思路和方向。
展望未來(lái)，隨著(zhù)基因編輯技術(shù)、單細胞測序以及人工智能在基因組學(xué)領(lǐng)域的廣泛應用，我們將能以前所未有的精度，解析人類(lèi)DNA的復雜性，并將其與其他物種的DNA進(jìn)行更精細的比較。這將幫助我們更好地理解人類(lèi)的起源和演化，更有效地應對疾病，甚至可能為延長(cháng)人類(lèi)健康壽命、增強人類(lèi)適應性提供新的可能性。
總而言之，動(dòng)物DNA與人類(lèi)DNA的異同，是一曲宏偉的生命交響曲。相似的樂(lè )章，奏響了生命的共鳴；獨特的??旋律，則彰顯了人類(lèi)的非凡。在這部宏大的生命密碼本中，我們既是普遍存在的生命現象的一部分，又以其獨有的方式，書(shū)寫(xiě)著(zhù)生命的壯麗篇章。探尋這些異同，不僅是科學(xué)探索的求知欲，更是對生命本身最深刻的敬畏與好奇。
