人类DNA和蚊子 DNA之间的差异不仅限于遗传密码中字母的排列。如果你切开一个人类细胞和一个蚊子细胞，然后观察它们的细胞核，你会发现它们的染色体被折叠成一种截然不同的遗传折纸。现在，研究人员已经找到了如何折叠一种类型的 DNA 以形成另一种的形状——基本上是让人类 DNA 像蚊子一样卷曲。
阿姆斯特丹大学癌症生物学博士生克莱尔·霍恩坎普 (Claire Hoencamp) 在视频通话中揉皱一张纸时告诉 Live Science 说：“在人类细胞核中，染色体聚集成整齐的包裹。” “但在蚊子核中，染色体在中间折叠。” 说着，她将几张纸对折，像书本一样摆在架子上，书页朝外。
Hoencamp 正在研究凝缩蛋白 II，一种参与细胞分裂的蛋白质。在一项实验中，她破坏了人体细胞中的这种蛋白质，以观察其对细胞周期的影响。好像通过精心编排，由此产生的细胞的染色体会重新折叠。但它不像人类细胞核中的 DNA 那样重新折叠；相反，它变成了对蚊子核内脏的最佳印象。
与此同时，德克萨斯州贝勒大学基因组结构中心的博士后研究员奥尔加杜琴科正在根据基因组染色体形成的 3D 结构对基因组进行分类。作为一个名为 DNA Zoo 的多机构项目的联合主管，她看到了一些不同的模式。
“从本质上讲，我们可以将事物分为两种基本结构，”她说，指的是人类基因组的紧密盘绕和分隔性质与蚊子基因组的松散排列。无论她检查了多少物种，染色体都呈现出两种基本形状的变化。
令人费解的是，她的研究表明，一些谱系会使用一种形状并进化成第二种形状，然后在许多情况下又进化回来。然而，她不知道是什么力量在推动这些变化，如果有的话。
在奥地利的一次会议上展示他们的研究时，两个团队意识到他们正在从不同的角度解决同一问题。从本质上讲，Hoencamp 发现了一种折叠染色体的蛋白质，而 Dudchenko 发现了 Hoencamp 的实验在整个进化时间尺度上自然发生。
在他们决定合作后，COVID-19 来袭。随着实验室通道被切断，合作者转向计算机模拟以更好地了解冷凝素 II 在核组织中的作用。在休斯敦莱斯大学实验室的帮助下，他们模拟了凝聚素 II 对基因组中数百万到数十亿个字母的影响，证实了 Hoencamp 在之前的实验中发现的内容。
在 5 月 28 日发表在《科学》杂志上的一项遗传分析中，研究人员观察了 24 个物种，发现染色体排列较松散的物种有一个共同点：一个破碎的凝缩蛋白 II 基因。
未来的研究将旨在确定一个核结构可能比另一个具有什么进化优势（如果有的话）。当研究人员检查基因表达时，他们发现染色体的折叠结构只对基因表达产生轻微影响，或者说每种蛋白质中有多少是由不同基因产生的。这一发现让霍恩坎普感到惊讶。
鉴于折叠对基因表达的影响很小，尚不清楚为什么一个物种会以一种或另一种方式折叠其 DNA。
然而，因为在整个进化树中都发现了这两种折叠方法，所以每种方法的微妙影响都可能产生重大影响。Dudchenko 说：“3D 结构的变化似乎与微调有关，”生物体内的一些功能。然而，究竟是什么被调整仍然是个谜。
