新基因从何而来?阿尔伯塔大学生物科学研究小组在一项新研究中试图解答这个问题。

他们通过研究鱼类抗冻蛋白的进化实现了这一目标。抗冻蛋白是一种重要的适应性变化，通过将抗冻蛋白与冰晶结合来防止结冰，鱼类得以在冰冻的水中生存。

研究小组在三种不相关的鱼类谱系中研究了这些蛋白质，并发现了令人惊讶的结果。虽然每种谱系中的蛋白质在功能和结构上都相似，但它们是从不同的遗传来源独立进化而来的。

这种现象被称为趋同进化，是蛋白质序列趋同的罕见例子。它表明相同的适应性特征——甚至几乎相同的蛋白质序列——可以通过完全不同的进化轨迹产生。

这项研究提供了导致新基因诞生的不同进化机制的具体例子。研究结果表明，新基因可以通过重新利用祖先基因片段并整合全新的编码区(DNA的蛋白质编码部分)来形成。

这一创新概念弥合了非编码区域形成全新基因与重复基因产生新功能的更传统模型之间的差距。

这项研究“在无关的鱼类谱系中近乎相同的抗冻蛋白的多种起源为新基因诞生和蛋白质序列趋同的进化机制提供了见解”发表在《分子生物学与进化》杂志上。

合著者包括NathanRives、VinitaLamba、CHChristinaCheng和XuanZhuang。共同第一作者Rives和Lamba是阿尔伯塔大学Zhuang实验室的博士生，该实验室由生物科学助理教授XuanZhuang领导，他负责监督这项研究。Cheng是诺伊大学厄巴纳-香槟分校综合生物学学院的教授。

该团队的工作还提出了一种新模型，该模型有助于理解新基因进化背后的机制：复制-退化-发散。该模型解释了新基因功能如何从退化的假基因(以前具有功能的基因，失去了其原有的作用)中产生。

该模型还强调了那些看似无功能或“垃圾”的基因如何进化成全新的东西，这一概念对于理解极端环境压力下的适应性具有重要意义。

在分子进化的背景下，这项工作代表着对新基因如何诞生和进化的理解迈出了重要一步，为功能创新(或基因循环和适应)提供了新的视角。