蛋白質數據+基因序列精準構建進化樹

科技日報北京1月16日電 （記者張夢然）西班牙基因組調控研究中心的科學家們在最新一期《自然·通訊》上發表了一項創新研究，展示瞭如何利用蛋白質三維形狀，解開生命中古老的“歷史密碼”，揭示了生命之樹中最古老的進化關係。這項研究首次將蛋白質的形狀數據與基因序列數據結合，提高了進化樹的準確性。

進化樹對於理解生物間的親緣關係、病原體傳播路徑、疫苗研發及新發疾病治療非常重要。傳統上，科學家通過比較DNA或蛋白質的線性序列來構建進化樹，但這種方法在處理非常古老的物種時，遇到了“飽和問題”。這是因為隨着時間推移，基因組序列變化很大，以至於原始的遺傳信息幾乎消失。這就如同古老文本因時間久遠而字跡模糊，難以辨認。

為了解決這個問題，團隊開始關注蛋白質的物理結構。因為這些結構比序列更穩定，能夠更長時間保留祖先的特徵。即使氨基酸序列發生變化，只要保持了相同的三維摺疊模式，蛋白質就能繼續發揮相同的功能。

此次團隊使用了一種名為“互距離分佈”（IMD）的方法，測量了蛋白質內部氨基酸之間的距離，以此來評估結構的變化程度。他們發現，基於這種結構信息構建的進化樹，可以避免傳統方法遇到的飽和問題，並且能提供更加可靠的進化關係圖譜。

當把蛋白質結構和序列信息結合起來時，就像讓兩位目擊者從不同角度描述同一事件，這樣可以獲得更為完整、準確的結果。例如，在人類基因組中的激酶家族，它們參與了許多細胞活動，也是癌症治療的重要靶點，通過這種方法可以更好地理解這些激酶之間的進化關係。

該技術的應用潛力十分巨大，不僅有助於人們改進癌症治療方法，還可以加深對疾病演變的理解，從而促進醫療進步。

【總編輯圈點】

就像古代文本被侵蝕，字母變得模糊不清，信息無法解讀一樣，進化的古老歷史也會面臨同樣的問題，並等待科學家們去“修復”。今天這項成果，從短期來看，這種方法能幫助醫學界揭示疾病複雜特性的發展歷程，同時支持一些新酶類的發現，甚至，它還可以用於監測氣候變化背景下物種分佈的變化情況。而從長遠角度看，它為生物學研究打開了一扇新的大門，讓人們能從前所未有的途徑，探索地球生命的悠久歷史。