【科學家從植物基因組中,挖掘出3億年前的古老密碼】

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如果真的有造物主,祂留下的簽名,可能是一段寫在植物DNA深處、沉默了3億年的指令。

3億年前,是石炭紀末期,比恐龍踏上地球還要再早將近7000萬年,在漫長的歲月裡,植物的外型千變萬化,從蕨類到玫瑰,從小草到巨木,基因組被複製、打亂、重組了無數次。

但有一段指令,卻能保持始終如一。

這段指令不是基因本身,而是決定基因「在哪個細胞裡運作、在哪個發育階段啟動、以多強的力道表達」的調控序列,就像一部電影,基因是演員,這段密碼才是導演,過去幾十年,科學家早就知道動物基因組裡存在這類古老的調控元件,但植物的基因組因為太常洗牌,那些指令一直像藏在雜訊裡的訊號,怎麼找都找不到。

直到現在。

3月12日,期刊 Science 刊登了這項研究,來自耶路撒冷希伯來大學、冷泉港實驗室和劍橋大學的研究團隊,開發了一套叫做 Conservatory 的演算法,橫掃了284個植物物種、共314套基因組,結果他們找到了230萬個高度保守的非編碼序列。

其中超過3000個,比花朵的出現還要古老。

研究人員接著做了一個實驗,把其中一些古老序列突變掉,結果是災難性的-葉片、莖、整個結構出現嚴重異常。

這一刻,讓人不得不聯想到一個近乎宗教性的問題:是誰寫下這段密碼?

當然,我們絕對不會用神來結案(笑),這是比神話更殘酷也更精妙的力量-天擇。

演化生物學所詮釋故事是,這些序列承受著極強的負面選擇壓力(類似你給AI下的負面提示詞),它們同時牽動太多調控環節,任何一點改動幾乎都會讓整個發育邏輯崩潰,自然演化了3億年,所有敢改動它的個體都滅了,最終留下的,只有那些選擇正確道路的後代。

#農業的天書

過去的育種或基因工程,幾乎都聚焦在基因本身,改變蛋白質、調整代謝路徑,但現在科學家手上已經有了一本說明書,就更有機會能精準調整作物在乾旱時的反應、在病蟲害下的韌性、在極端氣候下的生長節奏,Conservatory 資料庫已經公開,任何研究人員都可以直接取用。

在科幻小說的起頭,常常是人類破解了遠古文明留下的密碼,而如今,正是我們手握鑰匙的第一章。

圖片來源:phys-Ancient DNA sequences that control gene function across plant evolution uncovered

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