「無用的 DNA 」造就我們人類

「無用的 DNA 」造就我們人類
知識通訊評論第49期

「非編碼用」的 DNA ，可能組織了腦細胞彼此之間的連接，也展現出生命現象的豐富性。

所有曾經動手組裝過 DIY 家具的人，都知道搞對正確的零件很重要，但是你怎麼處理這些零件，攸關組裝成敗。同樣的道理似乎也適用於生物體基因組裡。現在有研究指出，曾經被標示為垃圾的許多 DNA，可能跟對於人類演化非常重要的基因訊號有關，導引我們基因組裡的眾多部分，使得它們在與其他生物體內相異的方式來運作。

這項發現似乎在支持一項三十年前提出的假設，認為是基因調控形塑出我們人類獨一無二的特徵，而不是有新的基因創造才造成這樣的結果。

這項最新的研究工作，尋找的是在人類演化的過程中，基因組裡劇烈改變的區域；有一派理論認為，這些區域最有可能造成我們人類與其他動物的歧異之處。但是研究者並不尋找基因中快速演化的 DNA ，反而開始觀察非編碼用的 DNA，也就是一段不會將蛋白質編碼的DNA。

舉例來說，美國加州勞倫斯柏克萊國家實驗室 (LBNL) 的魯賓 (Edward Rubin) 領導的一個研究小組，十一月三日發表在《科學》雜誌的論文中，報告他們在非編碼基因組裡所做的研究結果。該團隊定義了十一萬零五百四十九個在人類與其他哺乳類動物體內，大致相同的非編碼 DNA 區域，推斷這些區域一定很重要，不然早就因為隨機突變，隨著時間的洪流改變了。研究員接著將清單縮減到九百九十二個，在人類體內跟在其他哺乳動物體內相較之下，明顯改變的區域。最後他們問道，如果這些 DNA 是調控者，那麼它們是控制的是什麼生物機能？

他們發現這些延伸出去的非編碼 DNA ，似乎位於涉及腦細胞功能的基因附近；精確一點來說，是涉及構築腦細胞之間連接的基因。勞倫斯柏克萊國家實驗室的研究團隊成員之一，計算生物學家普拉布哈卡 (Shyam Prabhakar) 表示，這顯示非編碼 DNA 可能負責協調腦部的配線工程。他說這是他們在人類演化史上所見過最大的訊號，非常具有震撼性。

其他的基因體分析家認同這項研究饒富意味，但是補充幾點須留意之處。首先，研究中與腦部的關連性，在統計上的顯著程度並不如某些人所想的那麼強烈；再者，究竟實際上是這些快速改變的 DNA 改變了自身的功能，還是這只是累積了許多不怎麼顯著的突變之後的結果（換言之就是天擇造成的），這點也還不甚明朗。

不過這篇論文的研究結果，似乎與其他近期的非編碼 DNA 分析相當一致。首先是一篇由加州大學聖塔克魯茲分校的郝斯勒 (David Haussler) 領導研究小組發表的論文，使用更嚴格的資料範圍，定義出兩百零二個演化快速的 DNA 區域，其中很多是非編碼性的；但是演化最劇烈的那片 DNA ，編碼一種表徵出發育腦部組織功能的 RNA 分子。

另外還有一篇尚未發表的分析，出自位於英國劍橋的衛爾康信託桑格研究所的德米扎基斯 (Manolis Dermitzakis) 領導的研究小組；他們使用略微不同的方法，檢視非編碼 DNA ，找到一千五百個有意思的區域，其中有些區域跟郝斯勒以及魯賓的分析找到的重疊，不過德米扎基斯並沒有發現跟魯賓的研究小組同樣的腦部功能關連性。但是在英國牛津大學生物資訊學家路特 (Gerton Lunter) 一篇未發表的研究裡，在比較人類與老鼠的非編碼 DNA 時，卻發現了與腦部有關的關連性。

路特表示，這些結果歸納起來，似乎定義了一組關鍵的非編碼區域。他說這些結果殊途同歸，所以他認為是可信的。

當然啦，真正的挑戰在於瞭解這些 DNA 片段如何操控我們的命運。魯賓的研究小組在十一月初發表了一種方法，可用來確認哪些非編碼 DNA 會增強附近基因的表徵。這只是非編碼 DNA 可能具備的功能之一而已，它在別處可能還會充當調控 RNA ，甚至進行一些研究人員尚無法想見的事情。

不過郝斯勒說，就是這樣才讓非編碼 DNA 這麼有趣。他表示這麼一來，他們有了發現嶄新生物學的途徑，一探其究竟必定是令人興奮的。