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人和狗的DNA有多少相似?按可比序列约84%
如果采用常见的同源基因或可比编码序列口径,人和狗的DNA相似度常被概括为约84%。但这不是把人的全部DNA和狗的全部DNA逐个碱基比较后得到的统一常数。若统计对象改成完整基因组、蛋白质编码区或共同基因,结果和计算方法都会不同。
先明确“相似”到底在统计什么
人狗DNA相似度的主要统计口径 统计口径 计算对象 结果应如何理解 基因组大小 比较两种动物各自拥有多少个DNA碱基 只能说明规模,不能直接说明DNA序列相似 共同基因 统计人和狗能找到对应关系的同源基因 说明基因功能的共同来源,不等于每个碱基都相同 序列一致性 把可比的同源DNA片段对齐,再统计相同碱基 最接近通常理解的“序列相似度”,但受比对范围影响 蛋白质编码区 只比较能够编码蛋白质的DNA区域 通常比包含大量重复序列和非编码区的全基因组比较更容易得到稳定结果 因此,“人和狗的DNA有多少相似”至少有两种回答:在科普资料常用的同源基因或编码序列口径下,约为84%;在严格的全基因组逐碱基口径下,没有一个脱离参考基因组和比对规则仍然成立的单一百分比。
约84%的说法是怎么来的
人和狗都属于哺乳动物,长期演化过程中保留了许多共同的基因。研究人员会先在两个物种的基因组中寻找同源区域,再比较这些区域的排列、碱基和编码功能。许多面向公众的资料将这类比较结果简化为“人和狗约有84%的DNA相似”。这里的“84%”更接近对共同基因或可比编码序列的概括,而不是完整基因组中每一个位置的平均相同率。
这一领域的重要数据基础来自2005年发表在《Nature》的犬基因组研究。该研究公布了家犬参考基因组的测序和比较分析,犬基因组规模约为24亿个碱基,并预测出约1.9万个基因。此后,研究机构又不断更新人类和犬的参考基因组、基因注释和同源基因数据库。不同版本采用的样本、组装质量、重复序列处理方式和基因定义不同,所以公开资料中的百分比不能脱离出处单独使用。
换句话说,84%这个数字的由来,是把较复杂的跨物种基因组比较结果压缩成一个便于理解的比例。它可以用来说明人和狗具有很高的遗传共同性,但不能理解为人的每100个DNA碱基中有84个在狗身上处于完全相同的位置。
如果要自己计算,公式和步骤是什么
- 确定参考数据。需要写明使用的人类和犬参考基因组版本、数据库版本以及数据发布日期。例如,人类常用GRCh38参考组装;犬基因组则经历了早期草图组装和后续CanFam系列版本更新。
- 确定比较范围。先说明是比较全基因组、蛋白质编码区、特定基因,还是只统计同源基因。没有这一步,“相似度”就缺少明确分母。
- 进行同源序列比对。把来源相同、能够对应的DNA片段排列在一起。插入、缺失、重复序列和无法可靠匹配的区域,需要提前规定是否排除。
- 套用一致性公式。序列一致性通常写作:相同碱基数量 ÷ 纳入统计的比对碱基数量 × 100%。
- 报告统计口径和时间。最终结果应同时写出参考组装、比对区域、是否忽略缺口,以及数据库或研究发布年份,不能只留下一个百分比。
计算示例:为什么“基因组大小比例”不等于“DNA相似度”
以四舍五入后的参考数据为例,人的单倍体基因组约为31亿个碱基,狗的基因组约为24亿个碱基。若只计算基因组规模比例:
24亿 ÷ 31亿 × 100% ≈ 77%
这个77%只表示狗的参考基因组在碱基数量上约为人类的四分之三,不能说明两者有77%的DNA序列相同。两个物种即使拥有相近的基因组大小,碱基排列也可能完全不同;反过来,基因组大小不同,也不代表没有大量共同的基因和序列。
再假设研究人员选取了1000万个能够可靠对应的比对位置,其中840万个位置的碱基相同,那么序列一致性为:
840万 ÷ 1000万 × 100% = 84%
这个例子展示了84%应如何计算,但其中的数字只是公式示例,不能代替某一份完整人狗基因组比对报告。真实结果必须以具体参考组装和分析范围为准。
为什么不同资料会给出不同数字
第一,人的“全基因组”和狗的“全基因组”并不是两条长度相同、可以从头到尾直接对应的序列。第二,重复DNA、大片段插入或缺失、染色体重排以及尚未完成组装的区域,会影响可比范围。第三,统计共同基因时,研究者还要决定一对多基因、基因复制和非编码RNA是否纳入。
此外,参考基因组会随时间更新。2005年的犬基因组草图与后来的高质量组装并不完全相同,人类参考基因组也会修订。因此,年份在这里表示数据和分析版本的时间,不表示人和狗的生物学相似度会随年份发生变化。
结论:应怎样准确回答
最稳妥的简短回答是:按常见的同源基因或可比编码序列统计,人和狗的DNA相似度通常被概括为约84%;若按完整基因组逐碱基比较,则不能只给一个不带口径的固定百分比。
这个数字说明人和狗共享大量遗传基础,尤其是维持细胞结构、代谢和基本生理功能的基因。但相似度不是“人和狗基本一样”的意思,物种差异还来自基因调控、表达时间、染色体结构、基因拷贝数量以及大量非编码区域。引用84%时,最好同时注明统计对象、比对方法和数据年份。
- 责任编辑: 罗昌平?
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