喜欢超级英雄电影的朋友，肯定知道“富人靠科技，穷人靠变异”，如果不是像钢铁侠那样的土豪，想获得毁天灭地的超能力，一般只能通过“变异”。在超级英雄的故事中，那些拥有超越常人的能力的角色，除了依靠某种超自然能力来“变异”外，主要还是靠基因变异，比如蜘蛛侠和绿巨人。
回归现实，我们知道，一个物种获得新的“本领”，并不是一朝一夕的事，而是在数百万年的漫长时间里，经历一代又一代的环境适应进化而来。而进化的驱动力，就是基因突变。
举个简单的例子，基因突变使得某些人的脾脏增大50%，潜水能力大幅增强，能在数十米深的海底不借助任何工具潜水长达几分钟——这样人已经出现，就是东南亚的巴瑶人。如果未来地球海平面上升，把陆地都淹没，那么地球上潜水能力差的人都可能消失，被淘汰，剩下的只有潜水能力强的人了。
没错，物种获得新“本领”的过程就是这样的：基因突变使得群体中出现具备某种特殊性状的“怪胎”——环境变化使得大多数普通个体被淘汰，“怪胎”靠特殊性状幸存下来——“怪胎”大量繁殖。这是一个十分残酷的筛选过程。
但残酷还不止如此，最近，发表在《自然》（Nature）杂志上的一项新研究发现，大多数沉默基因突变是有害的，而不是中性的。
20世纪60年代初，密歇根大学校友马歇尔·尼伦伯格（MarshallNirenberg）和其他几位科学家破译了生命的遗传密码，确定了DNA分子中的信息转化为蛋白质（活细胞的工作部分）的规则。他们确定了DNA序列中的三个字母单位，即密码子，它们分别指定组成蛋白质的20种氨基酸中的每一种，尼伦伯格后来为此与另外两人分享了诺贝尔奖。
偶尔会发生遗传密码中的“单字母拼写错误”，称为点突变。改变产生的蛋白质序列的点突变称为非同义突变，而不改变蛋白质序列的点突变称为沉默突变或同义突变。蛋白质编码DNA序列中有四分之一到三分之一的点突变是同义的。自从遗传密码被破解以来，这些突变通常被认为几乎完全是中性的。
但在这项研究中，密歇根大学的生物学家指出，大多数同义突变都是非常有害的，该研究涉及实验室中酵母细胞的遗传操作。研究人员表示，如果发现大多数同义突变对其他基因和其他生物体都是如此，那么它们的强非中性将对人类疾病机制、种群和保护生物学以及进化生物学的研究产生重大影响。
“自从遗传密码在20世纪60年代被解决以来，同义突变通常被认为是良性的。我们现在证明这种观点是错误的，”该研究的资深作者、密歇根大学生态学和进化生物学系马歇尔·W·尼伦堡学院教授张建志说。
“由于许多生物学结论依赖于同义突变是中性的假设，其无效性具有广泛的含义。例如，同义突变在致病突变的研究中通常被忽视，但它们可能是一种未被充分认识的常见机制。”
在过去十年中，大量的证据表明，一些同义突变是非中性的。张建志和他的同事想知道这些案件是例外还是常规。他们选择在芽殖酵母（酿酒酵母）中解决这个问题，因为该生物体的产生时间短（约80分钟）且体积小，使他们能够相对快速、准确和方便地测量大量同义突变的影响。
他们利用CRISPR/Cas9基因组编辑构建了多个突变酵母菌株，每个菌株在研究人员针对的21个基因中的一个基因中携带同义、非同义或无义突变。然后，他们通过测量每个突变菌株相对于非突变菌株的繁殖速度来量化每个突变菌株的“适合度”。简单地说，达尔文适应度是指一个人拥有的后代数量。在这种情况下，测量酵母菌株的繁殖率可以表明突变是有益的、有害的还是中性的。
令他们惊讶的是，研究人员发现75.9%的同义突变是显著有害的，只有1.3%是显著有益的。这项研究还表明，同义突变影响适应度的机制，发现至少一个原因是同义突变和非同义突变都会改变基因表达水平，这种表达效应的程度可以预测适应度效应。
由密歇根大学领导的研究小组表示，虽然没有特别的原因说明他们的研究结果仅限于酵母，但还需要对不同生物体进行确认，以验证他们研究结果的普遍性。
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