在我们人类的基因中,有一种叫做转座子的序列,也被称为跳跃基因(能够在基因组中改变自身位置的可移动 DNA 序列)。
它们曾是远古的入侵者,靠着复制粘贴在我们的基因里生根发芽,千万年过去,绝大多数都已经突变失活无法跳跃,变成了基因组里的远古序列。
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但有一个叫BC200的基因,却不同。
它在大约3500到5500万年前进入细胞,是大脑中发挥调控作用的功能基因。
可谁也没有想到,它依然存在跳跃的能力:它不光在灵长类的基因组里不断复制扩散,甚至还跳出了人类基因组,进了一种人类常见病毒的DNA里。
这项研究于2026年9月发表在《科学》杂志上,是科学家首次在天然病毒里发现来自人体的功能性跳跃基因序列,这彻底打破了我们对驯化基因就会失去移动能力的固有认知。
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BC200的出身,本是最常见的一类跳跃基因,它的移动方式还能简单,就是靠先转录成RNA、再逆转录成DNA、然后插到新位置。
大约3500到5500万年前,它的原始拷贝插入到了类人猿共同祖先的基因组里,并且很快被细胞赋予了新的功能。
和大多数负责制造蛋白质的基因不同,BC200是个非编码RNA基因:它最终的产物就是一段短小的RNA分子,不会被翻译成蛋白质。
这种RNA在大脑神经元里含量最高,会被运输到树突的位置,参与调控局部的蛋白质合成。
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按照以往的演化认知,一个转座子一旦被驯化成功能基因,就会慢慢失去跳跃的能力,毕竟细胞要的是稳定干活的工具,不是到处乱跑的序列。
但BC200,偏偏是个例外。
研究团队比对了人、黑猩猩、大猩猩、红毛猩猩、长臂猿、恒河猴、金丝猴等十几种灵长类的基因组后发现:所有拥有BC200基因的物种,基因组里都散布着几十到几百个BC200的衍生拷贝。
从红毛猩猩的159个,到金丝猴的455个,每个物种都有大量独有的插入位点,这说明,从BC200被收编的那天起,它就从来没停止过复制跳跃的能力。
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更有意思的是,所有这些拷贝几乎都来源于同一个母本,也就是那个有功能的BC200基因本身。
它就像一个源源不断的生产工厂,不断转录出自己的RNA,再借着细胞里另一类跳跃基因LINE-1(简称L1)的逆转录工具,把RNA重新变成DNA,插到基因组的新位置上。
BC200自己没有移动的能力,全依赖于L1完成跳跃。
这种活动直到今天还在继续。
研究人员分析了908个人类个体的基因组,找到了8个BC200衍生的插入位点,它们在人群里呈现出多态性。
如果说在人类基因组里跳跃还在预料之中,那接下来的发现完全出乎科学家意料:BC200的序列,居然出现在了病毒的基因组里。
研究团队扫描了数据库里所有已知的痘病毒基因组,想寻找转座子的痕迹,结果在传染性软疣病毒(MCV)的基因组里,发现了两段源自BC200的序列。
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传染性软疣病毒是自然界中仅有的两种专门感染人类的痘病毒之一,它会感染皮肤,长出不痛的凸起疣,在人群里很常见。
这两段BC200序列,一段比较完整,覆盖了BC200的核心区域;另一段是截短的片段。
进一步分析显示,这是两次独立的插入事件,不是病毒自己复制出来的,也就是说,BC200曾经两次独立地从人类基因组跳入了病毒的DNA里。
整个过程其实发生在被感染的人体皮肤细胞里:当病毒感染细胞时,细胞里的L1逆转座机制,偶尔会误把BC200的RNA当成自己的转录产物,逆转录成DNA之后,错插到了病毒的基因组里。
就这么一次偶然的误判,就让人类的基因,跳到了病毒当中。
根据病毒的突变速率推算,这两次插入大概发生在3.1万~15.8万年前,在人类演化的尺度里,已经算是相当遥远的事件了。
而且那个完整的插入片段,在目前测序的所有65株MCV毒株里都存在,截短的版本则仅在亚型1的毒株中能检测到,说明完整的插入很可能因为对病毒有好处,才被保留了下来。
在此之前,科学家只在一种感染啮齿动物的痘病毒里,发现过一次爬行动物来源的跳跃基因插入。
而这次是首次在人类病毒里,发现来自人类自身的功能性基因序列。
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更耐人寻味的是,这个序列为什么会被病毒保留下来?
痘病毒的基因组其实很精简,没用的序列会很快被删掉,这段基因能留下来,科学家猜测,可能是病毒借它来调控人体细胞的蛋白质合成,方便自己繁殖。
不过这只是猜想,还得靠后续实验验证。
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