为什么有些基因是自私的?

我们喜欢把健康的机体想象成一台平稳运行的机器。由错综复杂的部分组成的整体。一直到细胞层面——在每个细胞内部——每个元素都有自己的作用，每个功能都对整体有益。

但事实上，如果你足够深入地观察活细胞，你很可能会发现一大堆混乱。

这种混乱正是罗切斯特生物学家杰克·韦伦在20世纪80年代亲身观察到的。在沃尔特·里德研究所(Walter Reed Institute of Research)研究昆虫学时，他和一位同事发现了一种细菌，这种细菌通过杀死大部分雄性后代，留下大部分雌性后代，来改变昆虫的性别比例。

Nathaniel & Helen Wisch生物学教授Werren说:“有一整类遗传元素以只对元素本身有益的方式改变昆虫的繁殖，主要是通过改变性别比例。”

1988年，Werren和他在罗切斯特大学的同事Uzi Nur和zhong - i Wu将这些不同的发现结合在一起，正式将DNA寄生虫和垃圾DNA定义为“自私遗传元素”(SGEs)，这是一个统称，指的是那些具有共同特征的元素:它们只寻求加强对下一代的传播，并且对生物体是有害的或中性的。

如今，Werren是该大学生物系研究SGEs及其对进化影响的一组研究人员之一。

哈佛大学生物和进化生物学系温纳-格伦研究员Arvid Agren说:“罗切斯特大学是北美(如果不是全世界)研究自私基因因素的研究人员最集中的大学之一。”“多年来，该部门的成员一直在塑造这个领域，他们将继续这样做。”

例如，罗彻斯特的生物学家在发现这些元素究竟有多重要方面发挥了重要作用。从玉米到果蝇，再到人类，生物体内到处都是它们，它们影响着无数的生物过程，包括物种形成、衰老、疾病、基因调控，甚至性别本身。

“一些非常戏剧性的事情发生了变化，”罗彻斯特大学生物系院长教授戴维·普雷斯格雷夫斯(Daven Presgraves)说，他研究SGEs在物种形成中的作用。SGEs“不仅仅是你可以在这里和那里找到的这些东西。自私的基因元素无处不在。他们每时每刻都在影响每一代人。”

你身体里的每个细胞都有相同的DNA序列，统称为基因组。然而，组成DNA的每一个基因都被编码来激活不同的蛋白质序列，赋予细胞不同的功能。然而，事实证明，你的DNA有很大一部分甚至不是“你的”。也就是说，它不会为任何让你成为你自己的东西编码。

孟德尔的遗传法则规定，一对父母生育后代的比例应该是男性50%，女性50%。一种推断SGEs存在的方法是观察一个生物体的世代，看看它们的性别比例是否高度扭曲:一组父母的男性后代比女性后代多得多，反之亦然?

这个问题在像人类这样的生物身上很难回答，因为它们不会产生很多后代。罗切斯特大学生物学助理教授阿曼达·拉库恩特(Amanda Larracuente)研究Y染色体和被称为卫星DNA的重复DNA块，她说:“你可以想象有五个或更多女孩的家庭，这可能是随机发生的。”

另一方面，“如果你有一个家族谱系，几代人都只生育女性后代，一种可能性是X染色体上有一个驱动器杀死了携带y的精子，”她补充道。这种现象在一些果蝇物种中得到了充分的研究。

SGE的研究也被应用于可用于抑制害虫种群的合成驱动系统。例如，沃尔巴克氏菌通过改变繁殖在昆虫种群中传播，但它也抑制一些病毒。如果一只蚊子携带了某种沃尔巴克氏体菌株，它就不会传播登革热和疟疾。因此，在特定地区向蚊子注射沃尔巴克氏菌，并让它在人群中传播，有助于减少疾病从蚊子传播给人类。

通过更好地理解不同类型的SGEs, SGEs的传播方式，以及它们如何在进化中产生步骤，合成生物学家能够更好地权衡创建工程系统的风险和收益。

但是，虽然SGEs现在几乎被普遍接受为进化的驱动因素，但仍有更多的工作要做。

普雷斯格雷夫斯说:“我们才刚刚开始深入了解自私的基因因素是一种现象。”“我们现在假设，在传播的任何一点上，都有一个自私的基因元素在寻找一种利用传播的方法。自私的基因因素是如此普遍。”