以“垃圾”的名义是什么含义?
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发布时间：2022-04-25 04:12
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时间：2022-07-21 02:05
人类基因组草图绘制完成后，23对染色体、30亿个碱基对这样的常识也开始为非专业人士所熟知，人类对自身遗传图谱的认识得到了很大的补充与修正。大概在2000年时，科学家还估计人类基因组中约有10万个基因，但不出5年这一数字已跌到2万~4万个，目前一种比较通行的说法是约2.5万个。这些基因所包含的DNA序列，大概只有人类基因组序列总长的2％。也就是说，人类生命蓝图中约有98％的信息似乎不属于什么基因，是无用的垃圾。然而，什么是基因垃圾呢？
地球上绝大多数生命以DNA为遗传物质，另有一些病毒使用RNA，没有别的方案——为什么是这样？科学家并不知道。他们急于寻找外星生命，哪怕只是细菌也好，一个重要原因就是想看看地球生命使用DNA是偶然还是必然。DNA由4种碱基也就是4种“字母”组成，分别称为A、T、C、G。在RNA中，字母T被换成了U。整个DNA双螺旋就像一条极长的、扭曲的梯子，梯子的两边各是一条由许多字母逐个连接而成的带子，每个字母与对面带子上相应位置的字母结合在一起成为一个梯级，称为“碱基对”。其中，只能A、T相互结合以及C、G相互结合，所以知道了DNA双链中一条的碱基顺序，另一条也就确定了，这两条链是互补的。
生物的遗传信息，就是DNA链上这些字母的排列方式。将蓝图转化为实际产品的过程，就是一段DNA根据其碱基序列合成出对应的RNA序列（转录），然后RNA序列信息指导氨基酸拼合形成蛋白质（翻译）的过程。生物体的生理机能，基本上都由蛋白质来完成，比如在血液中运送氧气、进行新陈代谢等等。可以说，DNA发出命令、RNA挥动鞭子，而蛋白质则是卖苦力的牛马。从DNA到RNA再到蛋白质的这个过程，就是生物学的“中心法则”。
能够最终形成蛋白质或者说“编码某种蛋白质”的这样一段DNA，就是我们传统意义上所说的“基因”。在人和其他生物体内，这样的基因都只占整个基因组的很小一部分，它们就像宝石一样零星地落在黑沉沉的荒野中。各基因之间是大片大片不能制造蛋白质的DNA序列，即“非编码序列”。生物学家们在很长一段时间里都认为，既然几乎所有具体的生理机能都要由蛋白质来完成，那么不编码蛋白质的DNA应该是没有用的，可以称为“垃圾DNA”。
除了性细胞，人体每个细胞里都有一整套DNA，每套DNA只有约2％的内容有用。在其他哺乳动物体内，比例也大抵如此。有些物种的基因组更加“精练”、垃圾更少，比如鸡的基因组大小只有人类的1/3、河豚则为人类的1/10，但它们的基因数量却与人类差不多。也有的更夸张，如洋葱的基因组有人类基因组的12倍那么大、阿米巴变形虫的基因组更是比人的基因组大200多倍。
人们对垃圾DNA的来源提出了多种解释，比如有一部分垃圾来自病毒。逆转录病毒是一类以RNA为遗传物质的病毒，其中我们最熟悉的是艾滋病病毒。它们侵袭宿主细胞时，会把自身的RNA转换成DNA插入基因组中，并跳来跳去大量复制。从DNA到RNA的过程叫转录，反过来就叫逆转录，这也是这类病毒的名称由来。逆转录病毒有的会致病、引起艾滋病或癌症等，也有的没有什么影响。在进化历程中，有许多逆转录病毒DNA留在了人类基因组里而成为垃圾。
还有一些垃圾DNA可能是死亡基因的遗骸，被称为“假基因”。科学家认为，它们原本是编码蛋白质的真基因，由于发生变异而失去功能被弃之不用。它们的序列与真基因非常相似，但有着细微差别，正是这些差别使假基因不能编码蛋白质。去掉假基因不会影响有机体的功能，偶尔某个假基因发生变化、死而复生倒可能造成麻烦。由于假基因的存在不增加或减少生物的生存优势，所以进化过程很难把它们从基因组里清除出去，就好像把东西扔到了垃圾桶里却没有人把垃圾桶拿出去清倒，结果在屋子里越积越多一样。假基因在生物基因组中大量存在，人体内就有约2万个，几乎与真基因的数量相当。
有证据显示，至少一部分垃圾DNA很像真正的垃圾，因为动物失去它们之后依然生活得很好。2004年10月，一组美国科学家在《自然》杂志上发表报告说，他们删除了小鼠基因组中超过100万个碱基对的非编码DNA（约占鼠基因组的1％），但并没有对这些小鼠的发育、寿命和繁殖造成可察觉的影响。在100多项评估基因活性的组织测试中，只有两项发现了差异。他们还培育出失去300万个碱基对的非编码DNA小鼠，也没有发现明显异常。
