“人类与猪的DNA相似度”没有一个脱离计算口径仍然成立的固定百分比。比较者可能统计能够彼此对齐的碱基中有多少相同,也可能比较共同拥有的基因、蛋白质序列或染色体片段;这些指标回答的问题不同,所得数字不能直接互换。尤其是“有多少基因相似”并不等于“全基因组有多少比例完全相同”。
如果看到某个相似度数字,先看它的分母和比较对象:是整套基因组,还是只取双方都能匹配的区域?统计的是碱基一致率、基因是否存在,还是蛋白质序列相似度?是否把无法对齐的片段、重复序列和结构差异排除在外?例如,只比较高度保守的编码区,通常会得到比纳入大量非编码区域和基因组插入、缺失差异时更高的相似结果。
较稳妥的理解是,人和猪作为哺乳动物,在许多基础生物功能及部分基因上具有共同特征,但两者的基因组并不因此近乎相同。基因调控方式、染色体结构、序列变化以及不同组织中的基因表达,都会影响实际性状;共同拥有某个基因,也不表示它在两种动物中的作用完全一样。因此,相关百分比适合用来说明特定比较范围内的相近程度,不能单凭一个数字推断器官、疾病风险或生理功能可以直接互换。
人类和猪的DNA确有许多相似之处,但“相似度”没有一个脱离比较方法的固定百分比。常见的“人猪DNA相似度约为某个数字”,只有在说明比较的是哪些基因或基因组区域、采用什么算法后才有明确含义;不能直接据此理解为两者的整套DNA逐个碱基都达到相同比例。
“相似”可能指不同层面的比较
基因相似度、碱基序列相似度和全基因组相似度不是一回事。讨论人类与猪的DNA时,至少要区分以下几种口径:
- 是否存在对应基因:研究者会寻找两个物种中源自共同祖先、彼此对应的同源基因。人类基因能在猪身上找到对应基因,说明两者有共同的遗传基础,但不代表这段DNA的每个碱基都相同。
- 特定基因或区域的序列一致性:把可对应的DNA片段逐段排列,再统计匹配的碱基比例。只比较蛋白质编码区,和比较某个基因周围的调控区域,结果可能不同。
- 全基因组层面的相似度:还要处理大量非编码区域、重复序列、插入和缺失等差异。不同研究对无法对应的区域是否纳入分母、如何处理缺口,可能采用不同规则。
因此,某项研究若只比较可对齐的编码片段,所得比例不能直接代表整个基因组;“有多少基因可以找到对应版本”,也不能改写成“全套DNA有多少百分比完全相同”。读到具体数字时,首先应看它比较的对象和计算口径。
为什么人和猪会共享许多遗传特征
人和猪都属于哺乳动物,拥有共同的演化祖先。经过长期演化,一些参与细胞基本活动、发育和代谢的遗传机制持续保留下来。相应基因在两个物种中往往能找到相似的版本,这也是跨物种研究中常能识别出对应基因的原因。
不过,共同祖先并不意味着基因组保持不变。物种分化后,DNA会逐渐积累差异;某些序列变化较快,另一些因承担重要功能而相对保守。即使两个物种拥有功能相关的同源基因,其具体序列、表达强度、表达时间以及受哪些调控因子影响,也可能有所不同。
一个基因是否“相似”,还取决于研究目的。若关注某种蛋白质的功能,研究者可能重点比较编码蛋白质的区域;若关注器官发育或疾病机制,调控基因何时、何地开启的非编码序列也可能很重要。不同问题选择的比较范围不一样,得出的比例自然不能简单互换。
怎样判断一个相似度数字是否说清楚了
较严谨的表述通常会交代比较的是哪些物种和基因组版本、分析了哪些区域,以及如何计算一致性。还应说明未能配对的片段和插入缺失是否计入。若这些信息缺失,单独一个百分数只能作为宽泛说法,难以复核,也不适合拿来与采用另一种方法的数字直接比较。
还要区分“序列相似”和“生物学效果相同”。找到对应基因,不等于两个物种的器官、免疫反应或疾病表现完全一致。猪与人在某些生理和遗传研究中具有可比之处,但不能仅凭DNA相似度推断器官可以直接互换,或某种实验结果会在人身上原样发生。
概括来说,人类与猪共享许多同源基因和重要遗传机制,但不存在一个不注明口径、适用于所有比较场景的唯一DNA相似度。判断某个比例时,关键不是只看数字,而是弄清它比较了什么、怎样计算,以及能说明什么。