生物失去必要基因，也能演化求生。
酵母菌是真核生物，就像人类细胞，除了用来酿酒与烘焙，也是分子生物学研究的重要模式生物。它约有 6,000 个基因，其中 1,000 多个基因是不可或缺的“必要基因”（Essential gene）。这些“必要基因”也存在于人类体内，所以它们不仅是群古老的基因，也是生物基因体内最重要且最核心的一群基因。如果这些必要基因一旦剔除，细胞必死无疑。可是，中央研究院基因体研究中心张典显副主任的研究团队发现：代志不是憨人想的那么简单。
在一次实验，张典显研究团队意外发现有趣的现象：一个必要基因 PRP28 可被删除，而酵母菌居然还活着！这是怎么办到的？
本研究是台湾首篇被刊载于国际学术期刊《自然生态演化》（Nature Ecology and Evolution）的文章，该期刊为《Nature》子期刊，中研院基因体研究中心 8 日举办记者会说明。
第一作者张尚麟博士表示，负责剪接 RNA 的剪接体 （Spliceosome）中，“PRP28”是不可或缺的零组件。当失去“PRP28”，RNA 剪接无法进行，细胞就会死掉。张典显团队发现，将“PRP28”搭配的零组件进行互补性改变，细胞就可以不需要“PRP28”。但这种缺少“PRP28”的酵母菌因为 RNA 剪接效率低，导致生长比较差。本论文第一作者张尚麟博士进一步探询，这种生长比较差的酵母菌能否再回到原本充满活力的生长状态？也就是说，当永远失去一个必要基因之后，生物系统要如何应变以弥补损失？
利用酵母菌，他们做了一次缩时演化实境秀：让缺少必要生长基因的酵母菌在实验室演化，产生适应性突变，并一路观察生长速度是否加快，最后达到最佳状态。失去“PRP28”的酵母菌经过 300 个世代演化之后，出乎意料回到健康状态，上演了绝处逢生的大惊奇戏码。
研究团队深入调查后，发现演化后的酵母菌可借由降低上游转录（Transcription）效率，让转录与 RNA 剪接（Splicing）再度同步化，像一种负负得正的概念，借此重新优化细胞整体基因的表现。
这个实验结果显示，生物系统有许多错综复杂的基因表现路径，不同步骤可互相影响（例如：RNA 转录与 RNA 剪接），让我们更了解细胞运转的逻辑与生物系统的演化。这个观念可运用到生物系统优化，提供未来设计调控生物系统的新路径。比如说，开发治疗疾病的药物时，可针对标的物上下游调整，以达到系统整体平衡。
论文已于今年 11 月登上国际学术期刊《自然生态演化》（Nature Ecology and Evolution），共同作者包括：台湾大学基因体与系统生物学程博士班学生王宣凯，以及基因体研究中心博士后研究员董璐。
▲ 台湾大学基因体与系统生物学程博士班学生王宣凯（左起）、基因体研究中心董璐博士、张尚麟博士、张典显副主任。
（首图来源：pixabay）
