美國研究人員成功解碼學習能力相關基因

　　生物探索網站報道 據外媒報道，有科學家稱，他們組合了一條更完整的基因鏈條，這個基因鏈條可以控制鸚鵡模仿主人和其他聲音的能力。

　　研究者用一種新技術分解了鸚鵡的基因組中的某個區域，進行了單分子測序，并用來自較早的DNA解碼設備的數據對其進行了糾錯。研究者還解碼了來自玉米和細菌的難以測序的基因物質，以此來證明他們新的排序方法。

　　單分子測序“在去年獲得了大量宣傳”，因為它產生了測序長讀取，“使組裝基因組中的復雜部分變得更容易，”研究參與者之一，Duke大學的神經生物學家Erich Jarvis說。

　　Jarvis對那些控制鸚鵡模仿能力的序列很感興趣，因為它們能幫助神經科學家了解控制人類語言發展的那些基因區域。

　　Jarvis首先嘗試用第二代測序技術把基因區域拼湊在一起，這種測序技術可以一次性讀取100到400個堿基對，然后用幾天的時間把它們組合成一個基因組序列草圖。在進行測序的時候，科學家發現讀取的長度不足以組裝某些基因的調控序列，這些基因控制著大腦中負責語言學習的回路。

　　馬里蘭大學的計算生物學家Adam Phillippy和Sergey Koren都是基因組組裝方面的專家，他們在一次會議上聽到了Jarvis關于測序的建議，并提出了一種可能的解決方法，調整處理DNA堿基對的算法。但是這樣的改進似乎仍然不夠。

　　去年，Roch 454已經可以讀取1000對堿基對，太平洋生物科學公司(Pacbio)的單分子測序儀器也做到了這一點。該公司可以一次性生成2250到23000個堿基對，在一天左右的時間里制作出完整的基因組草圖。

　　Jarvis和其他人假設，新的技術將解決這個基因組測序的挑戰。通過Assemblathon競爭，科學家發現，太平洋生物科學公司的儀器在精確地解碼虎皮鸚鵡基因組的某些復雜區域時遇到了一些困難。這種儀器的錯誤率很高，在一個DNA序列中會出現五分之一到六分之一的錯誤基因編碼。Jarvis 說，由于這樣的錯誤，用這些較長的讀取來組裝基因組幾乎是不可能的。

　　但是在一組科學家的共同努力下，Phillippy、Koren和Jarvis糾正了太平洋生物科學公司的測序儀器的錯誤，采用了第二代測序技術生成的較短的、更精確的編碼。這樣的修正將單分子測序儀器的錯誤率從15%減少到了不到0.1%。

　　“最終，我們可以組裝基因的調控區域，比如FoxP2和egr2，我們對它們的興趣在于它們能控制語言學習行為，”Jarvis說。

　　他解釋說，FoxP2是人類的語言發展和鳥類學習模仿發聲所必需的基因。Erg1是控制大腦根據新的經驗進行重組的基因。

　　由于能夠解碼和組織控制這些區域的DNA，神經科學家也許可以更好地理解是什么樣的基因機制使鳥類能夠模仿人聲和唱出美妙的歌曲。他們也許還能收集更多的信息，了解影響人類學習溝通和語言能力的基因因素。Jarvis和同事計劃在將來的論文中更詳細地描述鸚鵡的基因密碼。

　　Jarvis補充說，隨著更多的科學家使用這種混合型測序方法，他們也許可以解碼與癌細胞的發展有關的基因，或者解碼控制大腦其他功能的基因序列。