新的研究解释了复制基因的进化

在正常的复制过程中，活细胞不时会意外地额外复制一个基因。纵观生命的历史，进化将这些看似多余的基因塑造成了基因的新奇、适应性和多样性的源泉。一项新的研究表明，一些复制的基因可能很久以前就从基因组中逃脱了，从而导致了现代生活中的基因创新。

研究人员已经证明了一个被称为DNA甲基化的过程可以屏蔽重复的基因从基因组中移除自然选择．多余的基因存活下来，并随着时间的进化而形成，产生新的细胞功能。

“这是第一项明确显示DNA甲基化过程和复制基因进化之间的关系的研究，”乔治亚理工学院生物学院和帕克·h·珀蒂生物工程和生物科学研究所的副教授Soojin Yi说。

这项研究是由美国国家科学基金会(NSF)赞助的，计划于4月7日那一周发表在该杂志的在线早期版上美国国家科学院院刊（PNAS）.

人类基因组中至少有一半的基因是重复的。重复基因不仅是多余的，而且对细胞有害。大多数重复的基因以很高的速度积累突变，这增加了额外的基因副本由于自然选择而变得不活跃和随着时间的推移而丢失的机会。

这项新研究发现，在一些复制基因形成后不久，被称为甲基的小型碳氢化合物就会附着在复制基因的调控区域上，阻止基因启动。

当一个基因被甲基化时，它就不受自然选择的影响，这使得该基因在基因组中停留足够长的时间，以便进化为它找到新的用途。研究发现，一些年轻的复制基因几乎在形成后立即被甲基化沉默。

“我们所做的是该过程的第一步，表明年轻的基因副本似乎被严重甲基化了，”Yi说。

研究表明，复制基因调控区DNA甲基化的平均水平与进化时间呈显著负相关。所以，年轻的复制基因有高水平的DNA甲基化。

乔治亚理工大学博士后、该研究的第一作者托马斯·凯勒(Thomas Keller)说，在被研究的重复基因对中，大约四分之三的基因对中甲基化程度更高的基因在所有10个被研究的人体组织中甲基化程度都更高。

Keller说:“对于我们检查的组织，当我们观察重复的基因对时，甲基化有显著的一致性。”

通过比较人类基因组中的每个序列与其他序列，计算研究构建了所有人类基因副本的数据集。然后获得10种不同的人体组织的DNA甲基化数据。研究人员使用计算机模型来分析DNA甲基化和癌症之间的联系基因复制．

人类大脑就是一个例子，基因复制对其进化特别重要。在未来的研究中，研究人员将检查表观遗传进化和人类大脑之间的联系进化．

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