高三生物教学教案：逆转录病毒解开人类进化之谜

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　　逆转录病毒解开人类进化之谜
        　　逆转录病毒解开人类进化之谜
        　　在过去的十年里，科学家们已经发现了古细菌系感染源的残余，即所谓人内源性逆转录病毒，其事实上是由人基因组的一部分组成。曾经认为这些只是没有活性的“垃圾”DNA， 事实上许多这些元件在人的细胞中履行一定的功能。如今，由乔治亚大学的John McDonald和国立卫生院国家生物技术信息中心的King Jordan 领导的一项新的研究首次表明，人类和黑猩猩在同一时期有过一次转录活性的大爆发，由此推测人和黑猩猩是在600万年前从同一个祖先中分离出来的。这些新的研究结果有赖于逆转录元件，这是一种富含于人类基因组的特殊类型的转录元件。事实上，从更为初级灵长类到现代人，它们都有分布。这一研究的结果发表在《基因组通讯》杂志上。
        　　几百万年以来，在转录元件和它们的宿主基因组之间一直存在着分子武器的竞赛。宿主基因组不断地进化出新的调节机制来沉默那些包括使转录元件进行复制的突变效果。反之，这也对转录元件施加了选择压力，促使它们进化出相应的机制来逃避这种控制。结果形成一种内部的驱动机制，来增加生物体的复杂性。就像两个国家之间进行军备竞赛产生的新技术可以脱离并用于非军事目的一样，这些由于转录元件和宿主基因组之间的“军备竞赛”所导致的新的调节机制可以用于加速生物水平的进化。
        　　一个相对的突然遗传变异导致进化改变的理念由来已久。科学家们，例如后来的Stephen Jay Gould在二十多年以前提出了一种被称为“点断平衡机制”的学说。这一学说并没有完全被科学家们接受，它假设进化更依赖于基因组突然的、非预期的变化，而不是达尔文提出的需要极端长期的自然选择所导致的逐渐进化。
        　　当达尔文的理论已经提出一个多世纪以后，用现代的工具对DNA进行分析，发现人和黑猩猩的DNA有超过95%的一致性，为突变的起源提供了线索。然而，为突然的遗传变异寻找真正的证据却进展缓慢。但是，通过使用系统发生统计，McDonald和King能够区分最新的人内源性逆转录病毒(HERVs)和更为古老的种系。在发现人专一性逆转录病毒的同时，另一些研究人员认为人和黑猩猩的分歧是突然事件。同样令人感兴趣的是，人们发现最古老的HERV亚家族元件与最新出现的元件紧密相关，并且最新的元件是由最古老的元件派生出来的。作者指出：“这表明古老的HERVs家族具有能够在长期的进化时段中保持生物活力的潜力。”
        　　关于这些逆转录元件如何在人的基因组中游弋，并有可能导致形态学水平的有机体改变还只有假说。但是，越来越多的证据表明它们曾经是，并且现在仍然是驱使细胞和生物水平进化的动力。虽然这只是初步的证据，但已经表明有可能正是它们使人类成为今天的样子。