「垃圾 DNA」說法的退場
當科學家最初意識到基因組的大部分並不編碼蛋白質時,那些剩下的 DNA 得了一個輕蔑的綽號:「垃圾 DNA」。那畫面就像一間堆滿雜物的閣樓,細胞帶著這些東西到處走,卻從不使用。幾十年的研究讓這個標籤顯得草率——並不是因為它全都被證明珍貴,而是因為其中很大一部分被證明確實在做實事。
這個詞誕生於 1972 年,用來描述那些看似沒有蛋白質編碼功能的 DNA,尤其是基因組中大量的重複序列和假基因。隨著工具進步,這些「垃圾」中的很大比例被證明有功能、或至少是活躍的:控制基因的調控序列(增強子、啟動子);被轉錄成有功能的非編碼 RNA 的 DNA;著絲粒和端粒等結構元件;以及複製起點。ENCODE 計畫報告說基因組的大部分都存在生化活動,這加劇了一場誠實的科學爭論:生化活動(比如以很低水平被轉錄)並不等同於「有功能」——也就是被選擇保留、並對生物體真正重要。
因此今天審慎的立場是:退役「垃圾」這個一刀切的說法,但又不矯枉過正。一些非編碼 DNA 顯然有功能且保守;一些最好被描述為寄生性的或自我增殖的(自我複製的轉座子);還有一些也許確實主要是基因組所容忍的惰性填充物。教訓關乎科學的謙遜:「我們還不知道它做什麼」不等於「它什麼都不做」,而把我們的無知命名為「垃圾」,曾一度拖慢了對調控基因組的探索。
曾被當作垃圾、位於血紅蛋白基因附近的大片序列,結果被發現含有增強子——在紅血球前體中提升該基因表達的開關。這些「垃圾」區域的突變可以導致遺傳性血液病,儘管它們沒有觸及任何一個蛋白質編碼字母。
曾被貼上垃圾標籤的序列,往往藏著控制我們基因的開關。
要提防兩個相反的錯誤:把所有非編碼 DNA 一筆勾銷為無用,或堅持每個鹼基都必須有功能。誠實的答案是混合的——有些有功能,有些是自私地自我複製的,有些可能是被容忍的填充物。