经常被朋友嘲讽的“你是猪”这句话,近年来被越来越多的科研证明是相当有道理的。科学家们将猪的基因组与人类基因组进行比较后,发现它们之间有很高的相似性。换句话说,人和猪确实“共享”了许多基因。
不仅是猪,动植物世界的很多物种都与人类基因组有相似之处。不仅有灵长类的近亲黑猩猩,还有酵母,甚至香蕉,这些都是人类完全陌生的。今天我们先盘点一下与人类基因组高度相似的物种,然后简单介绍一下这种相似的原因。
哪些动物的基因组与人类相似?
1.黑猩猩
黑猩猩是目前与人类基因组相似度最高的动物。研究表明,黑猩猩基因组与人类基因组的相似度约为98.6%至99%。从形态特征和生殖过程来看,黑猩猩与人类非常接近,基因组高度相似也就不足为奇了。进化基因组学研究表明,人类和黑猩猩的祖先大约在500-600万年前分离,各自进化成现在的形态。
黑猩猩有非常高的智力水平
倭黑猩猩是另一种属于黑猩猩的动物,与黑猩猩高度相似,它们共有约99.6%的基因。科学家推断,它们直到大约130万年前才进化成两个独立的物种。至于他们分道扬镳的原因,听起来有点黑色幽默:两人都不擅长游泳,所以刚果河南北两岸的黑猩猩种群逐渐被地理因素孤立,走上了略有不同的进化路线。
其他许多灵长类物种也与人类基因组高度相似,比如大猩猩与人类的相似度为98%,红发大猩猩的相似度为97%。此外,各种猴子甚至狐猴与人类共有90%以上的共同基因。
2.猫
目前的研究表明,猫和人类的基因相似度高达90%,这也反映出猫的智力实际上可能超过了我们对它们的固有印象。猫的驯化最早发生在大约一万年前,可能是猫最初致力于与人类的这种共生关系。有证据表明,当时的野猫通过捕猎田鼠作为讨价还价的筹码来接近人类,从而获得一点额外的蛋白质和食物。
这些猫实际上主动“奴役”了蓝星人
3.奶牛
是的,你说得对。我们的基因组大约有80%与奶牛相似,这个数字甚至高于与我们有着更近共同祖先的啮齿动物。科学家给出的解释是,啮齿动物体型越小,繁殖周期越快,繁殖能力越高,大大加快了种群的进化和基因突变的过程。
牛和人类有共同的祖先
4.老鼠
如果只比较蛋白质编码基因,小鼠中85%的基因与人类相似。然而,只有50%的人和小鼠非编码RNA是相似的。一些科学家估计,老鼠和人类的祖先大约在8000万年前分离,分别进化。作为科学研究中最常用的模型动物,小鼠与人类基因组的高度相似性是最重要的原因之一。
老鼠为人类医学的发展做出了巨大贡献
5.果蝇
果蝇在大小和外貌上似乎与人类有很大的不同,与人类基因有60%的相似性。很多人可能不信,但基因比对的结果确实证明,人体内有一半以上的基因与果蝇相似。
虽然果蝇很小,但它们可以帮助人类解决无数难题
6.鸡
鸡的繁殖方式与哺乳动物完全不同。虽然繁殖后代差异很大,但基因比对结果显示,鸡的60%基因与人类相似。
鸟类是哺乳动物之外唯一现存的温血动物
7.香蕉
大盘子里唯一出现的植物,是香蕉!一个连动物都不是的生物,与人类基因有50%的相似性。虽然作者也觉得不可思议,但是从生物学的角度有一个合理的解释,我们将在后面的段落中详细介绍。
香蕉基因组与人类的相似性超出了许多人的预期
8.酵母
酵母是一种单细胞真菌。因为在生物实验中经常用到,所以有人把它的基因组和人类基因组进行了比较。发现这种单细胞生物的基因有26%与人类的基因相似。
酵母是众所周知的模式生物
以上,作者发明了8种生物与人类基因组相似性比较的结果。为了让大家更好的理解以上内容,消除可能产生的误解,我们从以下两个角度进一步解读。
为什么库存里没有其他熟悉的动物?
库存中没有很多常见的动物,并不意味着自然界中只有8种与人类基因组相似的生物。之所以列出这八种生物,是因为人类已经完成了基因组测序,也有科学家完成了比对工作。
全基因组测序费时、费力、成本高,所以目前完成全基因组测序的生物大多属于具有科研价值和经济价值的生物。比如最近完成全基因组测序的动物是澳大利亚考拉,不久前的7月发表在《自然-遗传学》上。考拉每年给澳大利亚带来10亿美元的直接经济效益,受到全世界人民的喜爱。有自己的基因图谱也不过分。
考拉的全基因组测序于今年7月完成
自然界中与人类基因组相似的物种肯定有很多,但是由于全基因组没有测序,没有办法比较相似性,所以具体的相似性数据人类是不知道的。
相似性比较的标准是什么?
上面提到的基因组相似性大多是指编码蛋白质的基因的相似性。而在人类染色体中,编码基因只占整个DNA序列的1.5%到2%,也就是说其余98%的区域不用于相似性比较。
那为什么我们可以通过比较这么少的间隔来说两个物种之间有相似之处呢?这是因为在生物体内起作用的基因大多是这些编码基因,其他非编码区被认为是“垃圾”区。因此,我们只能通过比较这些编码蛋白质的基因序列来判断不同物种之间的相似性。
在脱氧核糖核酸序列中,编码基因不到2%
但随着科学家对染色体认识的深入,近年来发现这些“垃圾”区域也通过转录非编码RNA或染色体折叠间接影响细胞的生理活性。所以目前的对比结果不够准确。我相信,随着我们对生命运行规律的不断解读,我们会得到更科学的结果。
反正我看起来不像香蕉。为什么我们的基因组有50%的相似性?
为什么香蕉、果蝇、鸡这些与人类外貌、生活方式、繁殖方式差异如此之大的物种,有一大半的基因仍然与人类基因有相似之处?
我们先从生物的基本构成角度来解释这个问题。酵母、香蕉、果蝇、鸡都属于真核生物,真核生物都是由真核生物组成的。正如我们在高中生物课上学到的,所有真核细胞都具有以下特征:
有由染色体、核仁、核液、双核膜等组成的核。;有内质网、高尔基体、溶酶体、线粒体等细胞器;有发达的细胞骨架系统;转录方法基本相同,等等。
典型的动物细胞结构
虽然这些不同的物种在外观上有很大的差异,但它们的基本结构在细胞水平上是相似的。因为这些基本结构的形成是由基因决定的,所以不难理解为什么植物和微生物与人类基因组相似。
其次,可以从生物进化的角度来解释。无论是动物、植物还是微生物,最初都是从共同祖先进化而来的,所以不同生物之间留下了一些共同祖先的遗传特征。
生物进化进化树
随着不同物种向不同方向进化,基因之间的差异越来越大。这就是为什么黑猩猩与人类基因组的相似度最高,而酵母与人类基因组的相似度最低。
跨物种基因比较的意义是什么?
随着越来越多物种基因组测序的完成,我们会发现更多与人类基因组相似的动植物。事实上,从进化的角度对密切相关的物种进行相似基因比对研究,是进化基因组学中最有力的研究方法。
通过基因比较,可以明确不同相关生物的亲缘关系,确定其种间分化的大致时期,掌握物种进化的脉络,从而优化经典物种分类树;科学家可以根据物种过去的进化轨迹,进一步预测地球上生物未来的进化方向,为人类和地球的可持续发展提供建议。
地球上的生物虽然经历了数十亿年的进化,但都可以追溯到它们共同的祖先。从这个角度来看,我们和香蕉有50%的共同基因也就不足为奇了。
物种进化史