“人类和狗的DNA相似度”没有一个脱离比较方法仍然成立的固定百分比。有人比较两种动物中能够对应的基因,有人比较这些基因编码的蛋白质,也有人把可对齐的DNA片段逐个碱基比较;分母、纳入的基因组区域和筛选条件不同,算出的比例就可能不同。因此,看到某个百分数时,首先要问它比较的是基因、蛋白质还是整段DNA,统计的是全部序列还是只统计成功对齐的部分。若不说明口径,把一个数字称为“人和狗整体DNA相似度”容易造成误解。
基因层面的相似,通常指两种物种拥有来源相近、功能可以对应的基因,或这些基因产生的蛋白质序列有相似之处。这类比较适合说明人和狗共享许多基本生物功能,例如细胞代谢、遗传信息传递和器官发育所需的机制;但“有对应基因”不等于该基因的DNA序列完全相同,也不代表两种动物的身体结构、行为或生理反应相同。若比较编码蛋白质的区域,结果还可能显得比全基因组比较更接近,因为基因组中还包括大量调控区域、内含子和其他非编码序列,它们的长度、排列和变化都不能简单概括成一个基因相似率。
要判断一个相似度说法是否可靠,可以依次查看四点:比较对象是否明确到人类与家犬;使用的是整套基因组还是挑选出来的基因;“相似”指序列逐位匹配、可对齐区域的相似程度,还是功能上的对应;统计时是否把无法对齐的片段也纳入分母。还要留意不同犬种之间的遗传差异,以及参考基因组和分析流程对结果的影响。犬种差异不会改变人和狗属于不同物种这一事实,却可能影响以某一犬种样本作比较时的具体结果。严谨的表述应连同研究口径一起给出,而不是只摘出一个百分数。
人和狗有大量共同遗传基础,主要可从共同祖先以及多细胞动物所需的基本生命机制来理解;另一方面,物种之间的差异也体现在基因序列、基因调控、染色体结构和基因表达方式上。即便两个物种拥有功能相近的基因,同一基因在不同组织、发育阶段或环境下的表达强弱也可能不同,所以不能仅凭DNA相似度推断某种药物对狗和人效果相同,或据此判断行为、智力和疾病风险。研究者会把基因序列比较与表达实验、细胞实验及动物生理数据结合起来使用。对一般读者来说,最稳妥的结论是:人和狗共享许多可对应的基因与生命机制,但“相似度有多高”必须先限定比较范围和计算方法。
人类和狗在基因层面有不少相似之处,常见说法会用“约84%”概括;但这不是一个能直接代表全基因组逐碱基一致率的统一数字。要准确回答人类和狗的DNA相似度,必须先说明比较的是哪些基因、哪些DNA片段,以及采用什么计算方法。
“约84%”不等于两种动物有84%的DNA完全相同
DNA相似度没有唯一算法。一个常见口径是比较两种动物是否拥有可追溯到共同祖先的对应基因,也就是同源基因。另一种口径则是把能够对齐的DNA片段逐段比较,计算其中碱基有多一致。两者回答的问题不同,得出的比例也不能互换。
因此,看到“人和狗有约84%的DNA相似”时,不宜理解成把两套完整基因组摆在一起,其中84%的碱基一模一样。这个数字常被用来概括基因层面的相似,但若没有说明数据范围和算法,就无法把它当作严格的全基因组相同率。非编码区域、重复序列、插入或缺失片段如何处理,也会影响计算结果。
| 比较口径 | 实际回答的问题 |
|---|---|
| 同源基因 | 两种动物是否有来自共同祖先的对应基因 |
| 对齐片段的碱基一致率 | 选定且能够对应的DNA片段有多相似 |
| 全基因组比较 | 纳入不同长度、重复序列等因素后,整体有多少可对应内容 |
相似来自共同祖先,差异来自各自演化
人类和狗都属于哺乳动物,拥有许多负责细胞运作、发育、代谢和免疫等基本功能的对应基因。相似的遗传基础有助于解释为什么某些生理过程和疾病机制可以跨物种研究,也说明两者并非在生物学上毫无关联。
不过,共享基因不代表基因序列完全相同,更不代表基因表达方式和身体特征相同。相同或相近的基因可能在不同组织、不同发育阶段发挥作用;调控基因何时开启、开启多少的DNA区域,也会带来差异。狗的体型、嗅觉和行为特征,以及人类的诸多生理特点,都不能用一个相似度百分比简单解释。
人类与狗的共同祖先生活在很久以前,此后各自沿不同路线演化。狗与狼的亲缘关系比与人类更近;人类则与其他灵长类动物关系更近。共同的哺乳动物祖先解释了许多基础遗传特征为何相似,长期分化则使基因序列、染色体结构和生物特征逐渐不同。
怎样理解这个比例才不容易误读
比较不同资料中的相似度数字时,先看它指的是“共享基因比例”还是“碱基序列一致率”,再确认比较范围是否只包括能够对齐的片段。若口径没有交代,最稳妥的表达是:人类和狗有许多同源基因,遗传基础存在明显相似,但不存在一个不依赖计算方法、适用于所有比较场景的固定百分比。
这个比例也不能用来衡量两种动物有多像,或推断它们能否互相替代。基因相似度是遗传比较中的指标,不等于外形、行为、智力或生理功能的相似度。简要来说,“约84%”可作为流行概括来理解;若讨论严格的DNA相似率,就必须同时给出比较对象和统计口径。
