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2025-01-01人為什麼沒有尾巴
661 期
Author 作者
文.周成功 | 陽明交通大學退休教授、圖.陳文盛 | 陽明交通大學退休教授
從老鼠到猴子,大多數哺乳動物在出生後都有一條長長的尾巴。但不知道發生什麼事,包含巨猿(Gigantopithecus)、黑猩猩(Pan troglodytes)到智人(Homo sapiens)都變得沒有尾巴了。其實猿類動物也不能說真的是沒有尾巴,因為在胚胎發育早期,牠們的尾巴雛型仍然清晰可見。像人類尾巴在胚胎發育晚期,大約在子宮內的第八週時會消失,但成年人身上仍然保留了尾巴發育殘存的結構——尾骨(coccyx, tailbone,又稱尾椎)。
美國紐約大學(New York University)博士生夏波(Bo Xia)從小就對「我的尾巴在哪裡?」這個問題很感興趣。他在紐約大學唸書時,有一次坐計程車不小心傷到尾骨,更重新激發了他對人類尾巴消失之謎的好奇心,於是便在傷勢恢復後決定認真研究這個問題。
夏波的研究策略很簡單,首先到基因資料庫搜尋,查看過去有多少基因已被證實和尾巴發育有關。他很快就找到在老鼠的基因體內有31 個基因,如果任何一個基因發生突變就會產生沒有尾巴的老鼠後代。於是他以這31 個基因作為標的,在基因資料庫中找出人類與其他15 種有尾猴的基因,比對這些基因轉錄(transcription)出的胺基酸序列,希望了解人和猴子在這31 個基因中是否有所差異。結果大失所望,這31 個基因的胺基酸序列在猴子與人之間完全相同。
接下來夏波擴大搜尋範圍,在基因資料庫中找到了老鼠的另外109 個基因,這些基因如果發生突變將導致老鼠尾巴變短或畸形。他依樣畫葫蘆地比對人類和猴子之間109 個基因的胺基酸序列有無不同,結果依然一無所獲。
不過每一個基因除了決定蛋白質胺基酸序列的編碼序列(coding sequence),也就是由外顯子(exon)組成、編碼蛋白質的部分之外,還包含了非編碼序列(non-coding sequence),例如兩個外顯子中間的内含子(intron)、3' 端和5' 端的非編碼序列等。夏波接下來仔細比對了這140 個基因中的所有非編碼序列,結果在一個名為TBXT 的人類基因中,發現一段在猴子基因中不存在的跳躍基因(transposon)AluY序列,只有約220 個鹼基對,插在TBXT 基因的一個内含子裡。
但由於内含子不能決定胺基酸序列,所以它多出的AluY 序列對TBXT 基因製造出的蛋白質應該不會有任何影響;但如果TBXT 基因突變,卻會導致小鼠的尾巴變短。經過進一步的研究,夏波發現原來AluY 序列會造成TBXT 基因的mRNA 錯誤剪裁,轉錄出一個缺少6 號外顯子、相對較短的TBXT 蛋白;相反的,老鼠或猴子的基因會製造出相對較長的TBXT 蛋白,讓牠們發育出長尾巴來。能長出尾巴的基因雖然存在於人類身上,但卻在發育時半途而廢,導致我們沒有尾巴!……【更多內容請閱讀科學月刊第661期】