图片来源：芝加哥大学医疗中心 |
进化变异提出了许多谜题。特别是，科学家们长期以来一直困惑于需要若干独立基因改变的性状是如何如此突然出现的。这些单独的改变可能对生物体不利，因此自然选择应该会淘汰它们。但是今天发表在《自然》杂志上的一份报告提供了一个诱人的线索：关键可能在于与诸如疯牛病及其人类对应疾病克雅氏病等不治之症的神经退行性疾病有关的畸形蛋白质。
芝加哥大学的研究人员检查了酵母细胞中的朊病毒。这些朊病毒的错误折叠方式与哺乳动物品种的错误折叠方式相同，并且突变也同样代代相传。但是酵母朊病毒不会伤害它们的宿主。根据研究结果，它们可能做的是增强酵母适应快速变化环境的能力。
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该团队专注于一种名为 Sup35 的蛋白质。当 Sup35 正常工作时，它会告诉细胞内的蛋白质生产机制何时停止。然而，在其朊病毒状态下，Sup35 不会完成其工作；相反，它只是促使其他朊病毒蛋白错误折叠。没有 Sup35 的指导，细胞机制会继续运行，结果，生物体基因组中先前隐藏的区域突然表达。在正常情况下，突变可以在这些区域积累，并对自然选择隐藏。朊病毒活性一次性揭示了那些已经积累了一段时间的突变。
因此，只需轻 flick 这种朊病毒“开关”，细胞就会改变其饮食，例如，或其对抗生素的抗性。“这是一个全有或全无的开关，变化立即由所有后代继承，”主要作者苏珊·林德奎斯特（上图）解释说。“但是由于细胞保持了切换回来的能力，朊病毒开关允许细胞占据一个新的生态位，而不会失去占据旧生态位的能力。”
研究人员推测，Sup 35 不重要部分的形状变化可能意外地带来了朊病毒开关。但它持续存在的事实表明，它赋予了某种进化优势。“朊病毒开关可能为酵母提供了一种应对常见波动环境的方法，”林德奎斯特提出。“在其进化过程中，酿酒酵母（啤酒酵母）一定遇到过如此不稳定的环境，以至于它需要维持一种利用全基因组变异的全局机制。”朊病毒开关很可能也在其他生物体中运作，驱动进化变化的速度和机制。“我们需要扩展我们对遗传的理解，”她评论道。“它不仅仅涉及 DNA 的特定核酸序列。”