ENAM基因

ENAM基因科学研究   

 
ENAM基因起到参与牙齿形成作用在PLoS Genetics杂志中，来自加利福尼亚大学的Mark Springer和他的同事们发表了一个有趣的研究报告，讲述了牙齿—以及牙齿的基因—在过去的5亿年当中是如何退化的。他们主要的研究对象是牙釉质(珐琅质)—覆盖在人类及其他脊椎动物牙齿表面的坚固保护层。

科学家检验发现：在这些没有牙齿的哺乳动物的基因组中，牙釉质的基因仍然存在，但是这些基因被 “关闭”了。在每一个物种的基因组中，科学家都可以发现一些所谓的“假基因”，它们在某些极为有害的突变发生之后不能再编码蛋白质了。其中一种突变方式，就是在基因中插入一个“停止”指令，使得细胞无法识别完整的基因序列进而无法翻译出完整的蛋白质。另一些突变方式可能会将一大段DNA放置于基因的不同位置，从而改变了基因的编码序列。尽管有这些极具破坏性的突变存在，假基因却通常保留着与“真基因”的相似性。

对于有牙齿的哺乳动物，ENAM没有发生移码突变（基因突变的一种类型，即有碱基对插入DNA序列或从序列中丢失，从而造成密码子的改变）。可是20种没牙齿或者有牙齿但没有牙釉质的动物中有17种至少具有一个移码突变。在这所有20种没有牙釉质的动物的ENAM基因里，都有一个停止指令（也就是通常所说的终止密码子）。这些ENAM就这样被“枪毙”了。

在许许多多的基因当中只有一部分是可以被编码成蛋白质的，剩下的基因则不会。基于这一事实科学家们探查出了ENAM基因的进化过程。那些可以改变蛋白质结构的突变会给生物们带来重大的后果。这些后果可能是好的，也可能是坏的－但无论是好是坏，基因突变都有可能使得携带这种突变的个体在繁衍后代上获得绝对性的优势，从而使这种突变得以延续下去。与之相反的是，沉默突变很可能没有带来任何改变(或者最多是一个很小的改变)。

ENAM基因演变过程   

 
这样看来，有牙齿的哺乳动物的ENAM基因经历了所谓的纯化筛选（也叫做稳定筛选，即在这个过程中生物特征趋向于某个稳定状态，基因多样性降低，除了较为稳定的特征外其他因突变产生的特征则被淘汰，突变体通常不会得以保留）。换句话说，只有很少很少可以造成蛋白质改变的基因突变能够经受住数以百万年的考验得以保存下来，比如如果你需要坚固的牙齿才可以生存下去的话，胡乱篡改牙釉质的编码基因实在不是件好事。与之不同的是，在没有牙釉质的哺乳动物中，ENAM基因以另一种方式演变了。这种演变方式被称作中性进化（即分子进化的中性学说）：沉默突变和造成蛋白质改变的突变所发生的几率是相同的。（即任何种类的突变都只是分子层面上的一个随机事件，无所谓好或者坏，是中性的，因此自然选择对它们不起作用。）ENAM的突变对于这些无牙釉质的哺乳动物来说已经不再重要了，因为正如前文所述，这些基因已经被 “枪毙”了。

这些基因的残迹不仅说明了牙齿是怎样消失的。他们还表明了牙齿是什么时候消失的。通过比较没有牙釉质的物种中亲缘较近的一些，科学家们可以总结出它们最近的一个共同祖先发生了怎样的突变。并且因为中性突变的累积速度较为稳定，科学家们可以算出ENAM基因是在多久以前从一个非常重要的基因变成了一个无用的东西。