雖然這個部落格乍看之下,作者有種”聞氰”的fu,不過作者本人平時從事的其實是演化研究。

 

所以本人對於網路上,看到的中文”ortholog”解釋很不滿意。

 

比方說現在google到的第一篇好了:

http://lawaymayaw.blogspot.tw/2008/11/homolog-ortholog-and-paralog.html

這篇看完我保證你還是不懂”ortholog”是什麼東西。(下面那些喊”好清楚””好清楚”的,一定是理解力大師!)那個附圖也不要看,看了只會更混淆。

 

“ortholog 呢?它是指不同物種間的基因有源於共同祖源基因的關係,通常基因功能一樣,但又因為演化的緣故,使得在比較兩個 ortholog genes 間的功能時會發生其中一個有 lost- or gain-of-function 的現象”

 

哎,完全沒解釋到重點呀(而且有錯字)。我用我的話來從頭解釋一次好了。

 

會有homolog,ortholog和paralog的比較,一開始是因為要比較”不同species”上”類似的基因”才有的觀念。首先,什麼是”species 物種”?(不要笑,正常學生物的人都知道,不是學生物的人大概多少也知道,但這才是這問題真正的切入點)以Mayr提出的species概念來說,就是”一群可以互相交配,生產能生後代的後代的生物”,後面這句有點詏口,不過舉個反例就可以了: 馬跟驢可以交配,也會有後代騾,但是騾沒辦法生下騾,所以馬和驢是不同種。是的,其實species的這個定義,用反證法比較好理解

 

那篇作者的參考資料裡,除了homolog,ortholog和paralog之外,還有另一個名詞解釋”speciation”:

“Speciation is the origin of a new species capable of making a living in a new way from the species from which it arose. As part of this process it has also aquired some barreir to genetic exchage with the parent species.”

 

為什麼解釋3個名詞的同時,要再加上第4個”speciation”?其實這一點都不奇怪,因為沒有speciation,就沒有新的species;沒有新的species,就沒有ortholog

 

speciation(中文可以翻譯為”種化”)的意思,大概就是: “同一個species, 因為種種隔離(這裡最主要是”生殖隔離”),最後導致無法再繼續交配產生後代,變成兩個不同species”。因此,本來同一個species裡的某個基因,在變成不同species之後,雖然還是同一個基因,卻因為生物已經變成不同的種,再講它們是”同一個基因”就會怪怪的,因此我們稱這兩個基因彼此是對方的”ortholog”

 

假如2個種才剛剛獨立演化出來不久,此時它們間的大部分基因,通常還不會差距太大,甚至很多基因的序列可能還保持一模一樣,做出一模一樣的蛋白質產物。一般來說,這個差距會隨著時間而變大,因為遺傳序列本身是會隨機突變的,只要不對生物有害,通常都可以保存下來。既然產物一樣,那麼蛋白質的功能通常也不會有多少改變,某些功能重要的基因上,甚至常見兩種生物已經分隔許久,長得很不像了(比方說一種動物和另一種植物),某基因序列和功能卻還相當接近的例子。

 

“但又因為演化的緣故,使得在比較兩個 ortholog genes 間的功能時會發生其中一個有 lost- or gain-of-function 的現象”,那麼這句突然冒出來的解釋又是什麼?這就要回到演化研究的目的了,演化研究的是生物間的”變與不變””不變”的,例如很多基礎的代謝機制,從細菌到人類大概都用同一套,所以很多研究線蟲或果蠅(長得和人類一點都不像,事實上也真的差很多)的科學從業人員,很愛把自己的研究扯到人類身上去(例如: 線蟲上觀察到某基因的表現方法,為我們在糖尿病研究上提供了新的靈感)。

 

不過演化科學家做的,更多都是研究”變”,也就是生物間的差異: 為什麼這個種和那個種有差別?這個差異對於它們對環境的適應,或是當初的種化分家,有什麼影響嗎?這時,那些ortholog,本來一樣,卻在不同物種上演化出差異性的,就會被抓來特別研究一番,假如是gain or loss of function(正確的寫法應該是”loss”,不是這篇blog寫的”lost”),也就是”這基因在這個種有功能,另一個種卻沒有(或相反)”,那就更值錢了!因為這意味,這基因在兩個物種的功能不同,有改變。假如這基因牽涉到某種重要的功能,例如參與精子的製造,或是某樣對某環境的適應,像是更強壯,更耐冷,或更(這個對男子漢很重要!),這個基因就是研究者的好物,因為如此一來,也許物種的生成或分化,就是這個基因造成的!

 

這才是那篇blog抄書抄來那段話,真正的內涵,問題是,這段話是衍生的東西,跟一開始ortholog的定義,根本沒什麼關係。所以我才說,光看這個就說好清楚的,一定是理解力大師。

 

再來解釋paralog,比方說我們有個基因,叫作”avatar kinase”,但是一共有3個基因,長得都差不多,都做 avatar kinase的工作,於是我們叫它們: avatar kinase 1, avatar kinase 2和 avatar kinase 3,然後我們在酵母菌裡也找到這個基因,但是只有一個,這時,我們就可以合理推斷,人類的3個基因,是由當初的1個 avatar kinase 基因複製出來的,因此,這3個基因(也可以叫它們”gene family”,雖然是個只有3位成員的小家庭),彼此之間,就叫作”paralogs”。注意,paralogs講的是”同species內,由同一個基因祖先,複製生成的不同基因”;而orthologs則是: “不同species間的同一個基因”

 

為什麼一個基因要變出一個分身,甚至一堆分身?這是演化上很有趣的問題。假如一個便當吃得飽,為什麼還要吃第二個?一個狀況是,因為這個基因的功能太多,又要做這個(看病,顧家庭),又要做那個(研究,教書),假如有個分身,把功能單純化,這樣生理上比較好調控;或是反過來,分身演化出了本來沒有的新功能(上法院,搞外遇),於是可以自立門戶。當然還有其他各式可能,不過也是因為這個原因,所以不少paralogs是有新功能的

 

homolog?一般來講,就是paralog加上ortholog,因為有些gene family實在很大,很複雜,判斷誰是誰的ortholog很困難(這一般人通常都不會遇到,遇到也不會在意,除非你是專門做基因演化的),比較保險講homolog就對了。至於假如不確定演化關係時,講homolog大概都不會錯。

 

以上,就是homolog,ortholog和paralog的定義解釋,下課。

 
 
文章標籤
創作者介紹

重重雷區的網路艦長日誌

網路艦長日誌 發表在 痞客邦 PIXNET 留言(9) 人氣()


留言列表 (9)

發表留言
  • 張晉誠
  • 話說 你都沒有SKYPE或是LINE嗎

    哈 好難找你喔!!!
  • 我有skype......但是帳號忘了XDDD

    網路艦長日誌 於 2013/01/01 04:01 回覆

  • 張晉誠
  • 你沒寫個PI的影評嗎 (敲碗)
  • 先寫哈比人, 比較歡樂, 符合跨年情調

    網路艦長日誌 於 2013/01/01 04:00 回覆

  • 訪客
  • 耶~了解了!!
  • vuvu
  • 謝謝你!也是因為看不懂開頭提到的那篇才找到這篇的!解釋得好多了:)
  • 謝謝

    網路艦長日誌 於 2014/02/22 21:50 回覆

  • 訪客
  • 不好意思想問一個問題,如果我把paralogs稱作同種同功基因群,ortholog稱作異種同源基因,那homolog中文要叫甚麼必較好 @@?
  • 這裡討論的都是“同源”(來自同樣祖先),“同功”指的是“不同祖先,但演化出類似的功能”,所以我想任何一個名詞,中文中都不應該出現“同功”兩個字。

    這三個字的翻譯wiki 百科有寫
    http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%90%8C%E6%BA%90

    “同源序列可分為兩種:直系同源(orthology)和旁系同源(paralogy)。直系同源的序列因物種形成(speciation)而被區分開(separated):若一個基因原先存在於某個物種,而該物種分化為了兩個物種,那麼新物種中的基因是直系同源的;旁系同源的序列因基因複製(gene duplication)而被區分開(separated):若生物體中的某個基因被複製了,那麼兩個副本序列就是旁系同源的。直系同源的一對序列稱為直系同源體(orthologs),旁系同源的一對序列稱為旁系同源體(paralogs)”

    homolog 同源基因
    ortholog 直系同源基因
    paralog 旁系同源基因

    網路艦長日誌 於 2014/03/05 14:14 回覆

  • 銘仁
  • 真的是隔行如隔山

  • 我也不懂農藥和土壤啊

    網路艦長日誌 於 2014/03/06 18:49 回覆

  • 小目
  • 好讚喔!很清楚XDD
    要考試的時候在查看到了~謝謝~
  • 謝謝妳!

    網路艦長日誌 於 2014/10/21 18:35 回覆

  • emo lim
  • 寫的超級淺白清楚,凹凹若轉行寫科普文一定馬上成大腕
  • black jack
  • 你解釋得真好,我現在用NGS解出細菌genome後,正愁不知如何進行下一步的分析,你的解釋給我一個方向,謝囉!!
  • 謝謝你。
    可以多看點相關資料找靈感。

    網路艦長日誌 於 2014/12/26 23:11 回覆

找更多相關文章與討論

您尚未登入,將以訪客身份留言。亦可以上方服務帳號登入留言

請輸入暱稱 ( 最多顯示 6 個中文字元 )

請輸入標題 ( 最多顯示 9 個中文字元 )

請輸入內容 ( 最多 140 個中文字元 )

請輸入左方認證碼:

看不懂,換張圖

請輸入驗證碼