基因组的旅行者：转座子编织生命形态的多样网络

　　在微观宇宙中，隐藏着一股塑造生命形态、推动物种演化的强大力量——转座子。转座子是大多数生物基因组中主要的组成部分，它构成了高等生物基因组的主体框架，其比例占据了水稻基因组的35%，人类基因组的45%，在小麦基因组中更是高达90%。作为遗传变异和进化的“幕后推手”，转座子塑造着基因组的复杂性与多样性。

　　转座子就像是基因组里的“旅行者”，能够在基因组内自由地移动。中国农业大学生物学院巩志忠教授介绍，转座子有两种主要类型，DNA转座子和逆转座子。DNA转座子又可以分为两种，一种是自主转座子，它拥有自己的“切割—粘贴”工具——转座酶，不仅能自己“搬家”，还能帮助非自主转座子一起移动到基因组的“新家”之中;而另一种非自主转座子，它就像是没带钥匙的“室友”，需要依赖自主转座子的帮助才能更换居所。　　

图片由AI生成

　　逆转座子同样可以分为两种，即LTR逆转座子和非LTR逆转座子。逆转座子的“搬家”方式更为特别，它们先将自己的DNA信息转录成RNA，再把RNA逆转录为cDNA，最终把cDNA插入到基因组的新位置中。“一些转座子不仅能够实现自己在不同基因组之间的跳跃，还能同时带走多达10个基因转移到基因组中的其它位置。”巩志忠说。

　　这种生物体内的“跳跃基因”早在1944年就被科学家们发现，但在上世纪70年代才被最终认可。也就是说，转座子的存在与运作方式在长达25年的时间里都被人们认为是不可能的。

　　尽管如此，转座子所带来的基因变化驱动力无法被忽视，自然界中也的确存在着不少有关“跳跃基因”的真实案例。巩志忠介绍，以常见水果之一葡萄为例，葡萄颜色的秘密藏在一个叫VvmybA1的基因中，它负责调控果皮生成的紫色素。当一个名为Gret1的“跳跃基因”意外闯入到VvmybA1的附近，便会抑制该基因的正常工作，使果皮颜色变成白色，白葡萄就诞生了。当Gret1的位置再次变动，又会释放出VvmybA1基因的部分“魔力”，让果皮再现红色，造就了红葡萄品种奥山红宝石。

　　转座子带来的基因变化就像“色彩魔术”，一个基因的小跳跃，就能变幻出葡萄的缤纷外衣。　　

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　　巩志忠介绍，除了多彩的葡萄以外，转座子还能改变果实的形状。圣女果的诞生就源于西红柿中某个转座子的过度转录，这一转座子的转录导致与其相邻的几个基因一起转录成了RNA，后又逆转录成了cDNA并插入到基因组的新位置中。“借助于新位点的启动子，本来不在果实里表达的SUN基因在果实里表达了，由此改变了西红柿原本的形状，形成了椭圆状的圣女果。”

　　这些能够“随意旅行”到基因组中不同位置的转座子，不仅是基因组的“架构师”，更是驱动物种演化的催化剂。在人类及其他高等生物的漫长演化历程中，转座子不仅成为了基因组的关键部分，更以其独特的活动机制，成为了理解物种适应性、多样性和遗传改良的关键。