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「由外顯子編碼而誕生的人類是「人」的一種簡易形態,內含子所編碼的生命才是完全形態的「人」。」這個想法如何?

2019年08月29日 知乎問答精選 暫無評論 閱讀 1 ℃ 次

內含子分隔了每一個外顯子,每一個被分割的外顯子是一個基因元素,排列組合形成近乎無限的蛋白質類型。

由外顯子編碼而誕生的人類是一個「人」的一種簡易形態。

內含子所編碼的生命才是完全形態的「人」。

也可能甚至,外顯子編碼的生命類似於Windows的安全模式,即只加載最基本的內核文件而運行的系統,

內含子則是其他豐富的功能擴展和無限潛能的象徵。

這樣的話,既然有這更加完善能力和擴展性的生命不是應該以「最優形態」在時間河流裡激流勇進的嗎?

生命到底遭遇了怎樣的衝擊才會不得已蜷縮成這樣的「簡易形態」?

【Shi Hu的回答(8票)】:

  1. 生命體/或者是細胞的狀態是非常動態的,也就是說,每一秒,每個不同的細胞裡面的遺傳物質都有非常不同的表達; ?
  2. 遺傳物質非常少有「浪費」,關於調控:?

a. 同一個基因裡內含子和外顯子的位置不是固定的(Alternative ?Splicing),一些內含子可以被表達出來,一些外顯子也可以被忽略。內含子的存在為細胞提供了非常大的多樣性。事實上,有相當多的基因是alternative spliced(在果蠅中大概是20%左右)。最有名的一個例子是果蠅的Dscam基因,裡面有95個外顯子,整個基因有產生38,016個mRNA的潛能。?

?

b. 不要以為一個蛋白質就一個功能。幾個多肽組裝成一個蛋白質,幾個蛋白質組裝成一個大的complex都是很常見的,這裡加一個糖基團就不一樣,那裡切掉一個尾巴又不一樣。這裡和這個傢伙配對一下不一樣,那裡和另外一個傢伙配對一下又不一樣。很複雜。?

?

c. 即使沒有轉錄成蛋白質,RNA也可以有非常多的調控功能。有一種假說就是生命最開始就是RNA based。這裡例子太多了。

d. 即使沒有變成RNA和蛋白質,什麼都不做,DNA序列本身也可以通過自己的結構調控。這裡很多人不知道我舉一些例子:

  • 染色體末端有種叫telomeres的東西,它的長度就和衰老有關;

  • DNA的各種結構本身可以被各種蛋白質認出來然後調控;(沒錯,DNA不止是雙螺旋B-DNA,還有Z-DNA,還有單戀的,還有三個鏈的(triplex),還有滑來滑去的(slipped DNA),還有像四葉草的(cruciform),還有四個鏈的(quadruplex)還有N多N多其他的結構,基本的二級結構比如bulge, stem, internal loop就更不用說了)
  • 染色體結構這一層面上的調控;
  • DNA這個雙螺旋旋的緊一點松一點也可以調控(supercoiling-dependent regulation)
  • 現在有種東西叫Methylation, 就是把你DNA裡面的一個小基團變一下,然後一切就又不同了(就算兩個人遺傳物質完全一樣基因表達也可以不一樣哦親 -- epigenetics)

4. 關於所謂「最優形態」和「簡易形態」:

事實上現在越來越多的人開始認為遺傳物質裡面記錄的信息量是非常驚人的,能夠被剔除的很可能很多都已經被剔除掉了。你看到的所謂「不表達」其實也是一種表達。複製DNA本身是一個非常耗能的過程,所以我覺得生命在精簡DNA這上面應該是下了功夫的。

總之,調控表達非常複雜,這是一個在時間,類型,空間等諸多維度下的,動態的系統。。生物是複雜的,學生物的人不是吃乾飯的 ------- 不然整個人早就在電腦上被模擬出來了。

【蔣俊的回答(3票)】:

外顯子被內含子所分割,但是針對每一個特定的基因,其排列組合的方式十分有限,多則10來個,少的1到2個。而其剪接方式是由剪接蛋白、內含子和外顯子上面的某些序列共同決定的。也就是說,內含子也影響了外顯子的剪接。從這個方面來看,也可以認為內含子參與了生命的編碼。

?? ? ? ?被切下來的內含子,也不完全就是廢物,一點作用都不起的。某些內含子,可以形成microRNA,通過調節蛋白的表達參與生命過程,發揮重要的作用。

?? ? ? ? 生物體豐富的內含子是形成「更加完善能力和擴展性的生命」的物質基礎。生命沒有最優形態,而只有最適應當前環境的形態,無數年的進化決定了現在的生命形態在當前環境下是相對最優的(而不是最優)。

【talich的回答(1票)】:

那我也可以說彈頭是子彈的簡易形態,彈殼才是完全形態的「子彈」?

進化無冗余。

外顯子,內含子,當然都是有用的。

內含子的用處,其他回答說了很多了。這裡的決定因素顯然是 over-determined。我說一些個人覺得很基本的。

外顯子不是簡單的把內含子把一個長基因打斷。外顯子一般都是有特定功能的基團。有了超長的內含子區段,就成了進化的演練場,這樣可以達到進化和變異在生存和破壞上的平衡:

進化可以通過把整個外顯子基團從外面引入完成,而不僅限於自身變異;

外來基團的插入是隨機的,相對於外顯子,內含子的長度要長很多,這樣可以保證這種插入一般都會發生在對主要的基因功能沒有直接影響的地區。而大部分的基因突變也會限制在內含子區域。

【陳浩的回答(0票)】:

沒理解錯的話,你認為現在的「人」處於「簡易形態」,因為內含子沒有被表達……

內含子雖然沒被表達,但是他的被切除不也是一種「表達」嗎?況且內含子和外顯子還是相對的,同一段DNA有不同的切法,這說明內含子信息很豐富,並且通過被切除表達出來了。你如果硬是不切除內含子,堅持要表達他(有實驗),反而會導致生物發生異常,而不是更完全形態的「人」。這就如同生活中,一個東西或人的用處,完全可以通過沉默或退隱來體現。

最後,你認為生命在進化中應該達到最優……誰說的……我首先糾正,沒有進化,只有演化。目前我們比較相信不是整段DNA都是有用的——但是內含子是有用並且正在發揮作用的。

【serein的回答(0票)】:

只有外顯子的人是根本無法存在的,外顯子只是提供了表達蛋白的基因,但真正要在系統層面上有組織的表達這些蛋白質,並加以修飾、調節,沒有內含子是無法做到的。事實上,基因組中非編碼基因佔絕大多數,根本就在於調控基因組這一複雜的network~

【David Royal的回答(0票)】:

還有表觀遺傳,在不同的時間和空間,不同的基因被打開和關閉,所有這些因素一起發揮作用,才能保證生命體的正常運行。

【Charon的回答(0票)】:

基因的複製與表達是一個過於複雜的命題。對於這個領域,我們有太多的未知。我們視為基本無用的內含子在整個基因組中佔到90%以上。對於錙銖必較的生命體而言,這種浪費是不可理解的。但它卻又真實存在。唯一的解釋就是它的存在,對生命體而言是一個至關重要的構成。

標籤:-生物學 -進化 -生命 -基因 -DNA -分子生物學 -Shi Hu


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