直到最近，人們還將個體之間的基因變異（包括從頭髮顏色差異到疾病易感性的一切）歸因於稱為單核苷酸多型性 (SNP)的基因編碼缺陷。
但一項新的研究認為，遺傳物質的排列方式——以及 DNA 結構的變化，例如基因組內程式碼片段的插入、缺失或重排——起著更重要的作用。
“我們認為 SNP 將是許多表型和疾病的原因，”耶魯大學分子、細胞和發育生物學教授、在《科學》雜誌上發表的新報告的資深作者邁克爾·斯奈德說。但結構變異似乎“具有更顯著的影響……因為移動的 DNA 量要大得多。”
支援科學新聞業
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞業 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保未來能夠繼續報道有關塑造我們當今世界的發現和思想的具有影響力的故事。
為了研究這些基因重排的普遍性，斯奈德的團隊與康涅狄格州布蘭福德的生物技術公司 454 生命科學公司合作，將兩位女性（一位非洲血統，另一位歐洲血統）的基因組與人類基因組計劃提供的參考序列進行了比較。研究人員將每個基因組切成 3,000 個鹼基長度的片段並進行測序。（如果您將基因組想象成一本書，鹼基就是書寫的字母；人類基因組中大約有 30 億個鹼基或核苷酸。）然後將每個序列的長度與其在參考基因組中的對應物進行比較。
斯奈德說：“大多數時候，它們都能正確地匹配回去，但有時它們匹配得不同。”不匹配的序列要麼間隔太遠（表明插入了新的遺傳物質），要麼太靠近（意味著發生了缺失），要麼組織不正確，表明該物質以某種方式被重排了。
總而言之，在兩個基因組中的每一個基因組中都存在 750 到 1,000 個這樣的結構變異（相對於參考基因組）。斯奈德估計其中約有 16% 影響基因，而“其中很多都在我們一無所知的基因組區域。”
他說，已知的一種變異涉及編碼嗅覺受體的兩個基因，嗅覺受體是影響人們感知氣味方式的蛋白質。在一個案例中，兩個氣味受體基因融合在一起，這可能導致該個體對氣味的描述與擁有兩個獨立基因的人非常不同。
此外，研究人員還發現了一些“熱點”區域，即基因組中更容易發生結構變化的區域。在這些區域中，包括那些容納與威廉姆斯綜合徵相關的基因的區域，威廉姆斯綜合徵是一種罕見的疾病，其特徵是精靈般的外貌和智力遲鈍，以及對語言和音樂的高度欣賞，以及可能導致心臟缺陷、顎裂和麵部特徵扭曲的顎心面綜合徵。
斯奈德強調，這些型別的基因變化相對罕見，以前被認為是由生殖細胞分裂過程中基因的正常洗牌引起的，例如男性睪丸中新精子的產生。但是，透過在序列水平上檢查這些變異，研究人員確定這些重排可能發生在 DNA 修復過程中，當時基因組本質上是在代謝和環境因素（如暴露於紫外線、有毒化學物質和吸菸）引起的斷裂後被重新粘合在一起。這些事件可能發生在人的一生中，從胚胎髮育到成年生活的正常磨損。
紐約州長島冷泉港實驗室的遺傳學助理教授喬納森·塞巴特說：“這提出了一個假設，即‘DNA 損傷’是一種驅動人類基因組結構進化的力量。”