一项新研究表明，曾经被认为是“垃圾”的遗传物质实际上可能是导致简单无脊椎动物进化为拥有脊椎的更复杂生物的原因。
基因组中被称为微RNA的微小片段长期以来被认为是基因组的废弃物，因为它们是从所谓的“垃圾DNA”中转录而来的。“垃圾DNA”是指基因组中不携带负责各种细胞功能蛋白质信息的片段。然而，自1993年以来，越来越多的证据表明微RNA绝非基因碎片。恰恰相反，科学家们表示，它实际上在开启或关闭蛋白质编码基因以及调节这些基因产生的蛋白质数量方面发挥着至关重要的作用。
现在，来自新罕布什尔州汉诺威的达特茅斯学院和英国布里斯托尔大学的研究人员在美国《国家科学院院刊》上报告说，这些微小的遗传片段可能是导致动物进化出脊椎的原因。他们指出，与海鞘等无脊椎动物相比，在最早的脊椎动物（如七鳃鳗（无颌鱼））的基因组中发现了过量的微RNA。
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该研究的共同作者、达特茅斯大学生物科学副教授凯文·彼得森说：“脊椎动物的基因组中固定了微RNA，并且很少发生二次丢失，这是一个巨大的增长。”“如果人类拥有在斑马鱼中也能找到的微RNA，我们[通常]会在七鳃鳗中发现它，但在任何无脊椎动物中都找不到它，”这意味着那段遗传物质是脊椎动物独有的。
彼得森说，科学家们之前认为，无脊椎动物到脊椎动物的复杂性飞跃是由于基因组复制事件造成的，在这些事件中，大量新的遗传物质（通过某种未知的机制）被制造出来，这些物质随机突变，最终进化成新的物种。2005年，一些研究人员认为，当他们将脊椎动物的基因组与海鞘的基因组以及脊椎动物的两个谱系：硬骨鱼（肺鱼和大西洋蓝枪鱼）和鲨鱼的基因组进行比较时，他们发现了令人信服的证据，表明发生了两次所谓的复制事件。
但是人类基因组计划于2003年完成，打破了他们的理论。原因在于：如果发生了两次复制事件，科学家们会期望由此产生的脊椎动物拥有四倍于其无脊椎祖先的基因数量。然而，基因组计划揭示的其他内容之一是，人类拥有20,000到25,000个基因，这还不到果蝇所携带基因数量的两倍。
彼得森说：“考虑到[基因组复制事件产生的]大多数基因都丢失了，我们认为，在思考脊椎动物复杂性的起源时，这可能是一个烟雾弹。”因此，彼得森和他的同事转而关注微RNA。
该团队从哺乳动物（如人类和小鼠）开始，通过扫描基因组来追溯时间寻找微RNA——通过其特征性的发夹形状和21至23个核苷酸（结构单元）的长度来识别。研究人员比较了鲨鱼、七鳃鳗和海鞘的基因组，发现七鳃鳗中的微RNA比海鞘多得多。（当然，鲨鱼比七鳃鳗更复杂，因此也比低等海鞘拥有更多的微RNA。）更有趣的是，从海鞘到七鳃鳗的微RNA扩张早于被认为创造了脊椎动物的基因组复制事件。
该研究的共同作者、布里斯托尔大学地球科学系高级讲师菲利普·多诺霍说，科学家们还发现，大多数新的微RNA都集中在负责脊椎动物特有器官（如肝脏、胰腺和大脑）发育的基因周围。“因此，”他补充说，“脊椎动物的起源和这些基因的起源并非巧合。”
德国莱比锡大学的生物信息学教授彼得·施塔德勒认为，考虑到微RNA在基因调控方面的已知作用，它们可能导致了无脊椎动物和脊椎动物之间发生的复杂变化，这是合理的。然而，他不确定它们是否单独起作用。他说：“考虑到七鳃鳗-有颌类[有颌脊椎动物]分裂和两轮脊椎动物特有的基因组复制的相对时间仍然没有明确的信息，我不想仅仅依赖于少量微RNA的基因系统发育。”“随着越来越多的基因组可用于基础脊索动物[原始脊椎动物，如海鞘]，详细阐明基因组复制、蛋白质创新和微RNA清单的重组之间的相互作用将非常有趣。”