Fascinating facts about DNA
DNA

有关 DNA 的非凡故事

探索古人类

利用极少量的物理证据，科学家通过 DNA 分析，使得一个古老人类物种的面貌描述变得清晰起来。

丹尼索瓦人（Denisova hominins）在旧石器时代中晚期（30,000 –14,500 年前）生活在亚洲各地。他们的体态一直很神秘。

2010 年，科学家根据从来自西伯利亚丹尼索瓦人洞穴的女性手指骨中提取的线粒体 DNA 鉴定出了首个丹尼索瓦人。然而，对于重建许多解剖细节而言，发掘的数量有限的化石不够大或不够完整。一个来自以色列的科学家团队利用 DNA 甲基化绘图成功预测出丹尼索瓦人的解剖结构。1 该研究揭示，丹尼索瓦人与尼安德特人外貌相似，但有细微不同，例如下颌骨和颅骨更宽。

您知道吗……

我们有多少个基因？

从开始人类基因组计划 (HGP) 到现在已有 30 年了，但我们仍未找到我们的所有基因。这个问题的答案远比 HGP 刚开始时人们想象的复杂得多。

HGP（1990 到 2003 年）的目标是确定所有人类基因的 DNA 序列和位置。当时人们认为一旦确定了序列，就可以确定所有基因的位置，但我们仍未获知全部的序列。尽管已就蛋白质编码基因的数量达成了基本一致，人们意识到还有很多其他基因类型。4

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我们 DNA 中的古老病毒

我们 DNA 中的古老病毒可为未来的健康威胁或医疗方法提供线索。

数百万年来，我们的祖先受到各种病毒的感染。现在，这些病毒 DNA 在我们的基因组中的占比高于人类基因。逆转录病毒 DNA 大约占到人类基因组的 8%，而已知的基因仅占到 1–2%。

与其他不会留下物理存在痕迹的病毒不同，逆转录病毒的生命周期中有一个将其遗传材料整合到宿主基因组的步骤。这种整合步骤为已灭绝的逆转录病毒创造出了一个遗传化石记录，该记录就保存在现代生物体的基因组中。这样的病毒 DNA 通常处于休眠状态，然而，当细胞变成癌细胞时，相关抑制机制可能会失效，从而使得古老的病毒 DNA 被再次激活。科学家们正在研究这些现象，以探索相关机制是否可在医学中得到利用。他们发现了我们的祖先可能在大约 1100 万年前消灭了某个古老的逆转录病毒。研究者观察到，压力和感染可能会诱发潜藏在我们基因组中的病毒再次激活，导致某些疾病案例，例如多发性硬化、糖尿病和精神分裂症。7

Ancient viruses in our DNA

您知道吗……

解开尼斯湖之谜

科学家采用环境 DNA 分析来调查苏格兰的一个神话传说。由新西兰奥塔哥大学牵头的一个科学家团队发表了对 2019 年 9 月从苏格兰尼斯湖采集的 DNA 样本进行的调查的结果。此项研究旨在揭开传说中生活在尼斯湖这个大湖深处的神秘“尼斯湖水怪”（“尼斯”）之谜。

研究者采用了环境 DNA 元条形码法。该研究的结果未能给出任何存在大型动物的证据，从而可排除“尼斯”可能是侏罗纪爬行动物（例如蛇颈龙）的假说。该团队还对是否存在不同种类的大型或巨大鱼类进行了测试。虽然没有找到存在大型鱼类的证据，但研究团队发现了大量的鳗鱼 DNA。相关数据不能提示（鳗鱼的）大小，但可表明尼斯湖中可能存在能够解释“尼斯”现象的巨大鳗鱼。10

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参考文献

  1. Reconstructing Denisovan Anatomy Using DNA Methylation Maps.Cell.Volume 179, Issue 1, 19 September 2019, Pages 180-192.e10

  2. Martin, W. & Mentel, M. (2010) The Origin of Mitochondria.Nature Education 3(9):58
    https://www.nature.com/scitable/topicpage/the-origin-of-mitochondria-14232356/

  3. https://www.omim.org

  4. Salzberg, S.L.Open questions: 我们有多少个基因？BMC Biol 16, 94 (2018).
    https://doi.org/10.1186/s12915-018-0564-x

  5. Jia–Hua Hu, Cole Malloy, G. Travis Tabor, Jakob J. Gutzmann, Ying Liu, Daniel Abebe, Rose-Marie Karlsson, Stewart Durell, Heather A. Cameron, Dax A. Hoffman.Activity-dependent isomerization of Kv4.2 by Pin1 regulates cognitive flexibility.Nature Communications, 2020; 11 (1) DOI: 10.1038/s41467-020-15390-x

  6. www.sciencedaily.com/releases/2020/03/200327141518.htm

  7. A. Moretti, L. Fonteyne, F. Giesert, P. Hoppmann, A. B. Meier, T. Bozoglu, A. Baehr, C. M. Schneider, D. Sinnecker, K. Klett, T. Fröhlich, F. Abdel Rahman, T. Haufe, S. Sun, V. Jurisch, B. Kessler, R. Hinkel, R. Dirschinger, E. Martens, C. Jilek, A. Graf, S. Krebs, G. Santamaria, M. Kurome, V. Zakhartchenko, B. Campbell, K. Voelse, A. Wolf, T. Ziegler, S. Reichert, S. Lee, F. Flenkenthaler, T. Dorn, I. Jeremias, H. Blum, A. Dendorfer, A. Schnieke, S. Krause, M. C. Walter, N. Klymiuk, K. L. Laugwitz, E. Wolf, W. Wurst, C. Kupatt.Somatic gene editing ameliorates skeletal and cardiac muscle failure in pig and human models of Duchenne muscular dystrophy.Nature Medicine, 2020; DOI: 10.1038/s41591-019-0738-2
    https://www.sciencedaily.com/releases/2020/01/200127134851.htm

  8. https://www.newscientist.com/article/mg24532710-700-ancient-viruses-buried-in-our-dna-may-reawaken-and-cause-illness/#ixzz6Hjdwtcy1

  9. Epstein–Barr Virus and Cancer.Annual Review of Pathology: Mechanisms of Disease.Vol. 14:29-53 (Volume publication date January 2019)
    https://www.annualreviews.org/doi/full/10.1146/annurev-pathmechdis-012418-013023#_i37

  10. Alexander J. Meeske, Sandra Nakandakari-Higa, Luciano A. Marraffini.Cas13-induced cellular dormancy prevents the rise of CRISPR-resistant bacteriophage.Nature, 2019; DOI: 10.1038/s41586-019-1257-5

  11. BBC Science Focus Magazine
    https://www.sciencefocus.com/nature/loch-ness-monster-how-edna-helps-us-discover-what-lurks-beneath/

  12. Scientific American https://www.scientificamerican.com/podcast/episode/bacteria-helped-plants-evolve-to-live-on-land/

  13. Nature: doi: 10.1038/d41586-019-00511-4
    https://www.nature.com/articles/d41586-019-00511-4

  14. https://physicsworld.com/a/physics-and-dna/

  15. https://www.wired.com/story/finally-a-dna-computer-that-can-actually-be-reprogrammed/

  16. https://www.sciencemag.org/news/2017/03/dna-could-store-all-worlds-data-one-room