青年科学家《Genome Research》发现新基因起源

　　

生物通报道：来自昆明动物研究所的消息，中国科学院昆明动物所，细胞与分子进化重点实验室的研究人员利用最新发表的12个果蝇种的全基因组序列，将新基因起源的研究提升到了阐明全基因组水平模式的高度。这一研究成果发表于9月2日国际基因组学知名杂志《Genome Research》(影响因子11.2)，研究成果对理解新遗传特征的进化有重要意义，引起了国际同行的广泛关注，Nature Review Genetics特别推荐报道。

领导这一研究的是昆明动物所研究员的王文博士，其早年毕业于武汉大学生物系，1992年在已故动物遗传学家施立明院士指导下在中国科学院昆明动物研究所获得硕士学位。1995年10月-1996年6月在美国哥伦比亚大学作访问学者。2004年入选国家首批“百千万人才工程”，2005年任中国科学院昆明动物研究所副所长。

新基因的不断出现是生物进化的重要基础。王文博士与国际一些研究小组合作，已陆续报道了包括“sphinx”、“猴王”、“Hun”、BSC4等等一系列新近产生的新基因。这些研究成果表明新基因的起源是一个重要的生物学现象。但在全基因组水平，具体有哪些重要的新基因起源机制，它们各自的角色是什么，却一直不清楚。

最近，马普小组的博士研究生周琦和张国捷等利用最新发表的12个果蝇种的全基因组序列，将新基因起源的研究提升到了阐明全基因组水平模式的高度。通过大规模的基因组比较，鉴定了300多个果蝇物种特异的年轻基因。对这些基因起源机制的分析发现，基因重复(gene duplication)是产生新基因最主要的机制，80%的新生基因拷贝由串联重复产生，它们之后又可能转化成散在形式的基因重复。有趣的是，研究发现有12%左右的新基因是由非编码序列“变废为宝”而来。这一发现颠覆了该领域长期存在的“进化不可能从头产生”的观点，证明从头起源（de novo origination）是新基因起源不可忽略的重要机制。同时，对所有新基因及其祖先基因的结构比较发现，有30%的新基因通过外显子重排等方式招募祖先基因不具有的序列，形成了新的嵌合基因(chimeric gene)。这样的结构为新基因提供了立即获得新的结构域和功能的机会，促使它们可以快速在群体内被自然选择固定。

附：

王文，中国科学院昆明动物所研究员，博导， 所长助理， 中德马普青年科学家进化基因组学小组组长，细胞与分子进化重点实验室常务副主任。

　　1989年毕业于武汉大学生物系， 获学士学位。1992年在已故动物遗传学家施立明院士指导下在中国科学院昆明动物研究所获得硕士学位。1995年10月-1996年6月在美国哥伦比亚大学作访问学者。1996年在施立明和吴鹤龄教授指导下在昆明动物研究所获得博士学位。1997年8月至2002年7月在美国芝加哥大学生态与进化学系作研究助理暨博士后研究。2004年获得国家基金委杰出青年人才基金。2004 年入选国家首批“百千万人才工程”2005 年任中国科学院昆明动物研究所副所长。

　　主要学术成绩：

　　在分子进化和基因起源研究方面取得了一批重要结果。近些年的研究一直紧紧围绕基因的进化和起源这一重大科学问题。为此，经过几年探索，发展出了一套研究新基因起源和进化的体系，将基因起源和发生的研究推到了一个新高度。在我们发展这一途径之前，世界上仅零星知道几个年轻的基因。目前，通过系统搜寻，我们已鉴别到了数十个年轻基因，包括最近发表的猴王（monkey king）基因和迄今发现的第一个年轻的RNA基因——sphinx（司芬克斯）基因。在我们命名为 “猴王基因”的研究中，我们第一次阐明了基因分裂是如何实现的，此前生物学界早已有“基因分裂”的猜想，但科学家一直没有找到直接的证据。此外，该基因家族也告诉我们基因的调控序列可以在很短的时间内产生。sphinx的发现揭开了基因组中众多非蛋白编码RNA基因（ncRNA）起源发生研究的第一页。对sphinx及其所在果蝇4号染色体的深入研究推翻了遗传学界近百年的一个错误认识，即该染色体无交换重组。由于该染色体是当代分子进化遗传学中的一个重要模型，我们的工作使得相关教科书有必要作相应修改。相信我们正在研究的一大批年轻基因会为人类最终揭示基因产生的规律作出更多贡献。目前已经分别在《Science》、《Nature Genetics》、《PNAS》、《Nature》、《Nature Review Genetics》、《Genetics》、《Mol Bio Evol》、《中国科学》、《科学通报》等一系列重要学术杂志上发表多篇论文。