導語：近期，科學家測試了一種新的單細胞測序方法，出乎意料地改變了我們對遺傳學規則的理解。一種原生生物的基因組揭示了信號基因末端DNA代碼的差異，表明需要進一步研究以更好地了解這種生物體。
厄勒姆研究所的博士後科學家傑米·麥高恩博士分析了從牛津大學公園淡水池塘中分離出的一種微生物（原生生物）的基因組序列。
這項工作的目的是測試極少量DNA的測序流程，例如來自單個細胞的DNA。麥高恩博士正在與厄勒姆研究所的科學家團隊以及牛津大學托馬斯·理查茲教授的團隊合作。
當研究人員研究這種微生物的遺傳密碼時，原生生物寡膜藻屬sp. PL0344被證明是一個新物種。麥高恩博士說：「選擇這個原生生物來測試測序流程讓我們收穫了意想不到的結果，凸顯了我們對原生生物的遺傳學知識知之甚少。」
我們很難對一類原生生物作出定義，它們中大多是微觀的單細胞生物，如阿米巴原蟲、藻類和硅藻，但也存在較大的多細胞原生生物，如海帶、粘菌和紅藻。麥高恩博士說：「原生生物的定義很寬鬆，本質上它是任何非動物、植物或真菌的真核生物。這個定義顯然是非常普遍的，因為原生生物是一類極其多樣化的群體：有些與動物關係更密切，有些與植物關係更密切，有捕食者和獵物，有寄生蟲和寄主，有的是雜食性微生物，有的則進行光合作用，我們很難做出統一的概括。
寡膜藻屬sp. PL0344是纖毛蟲，這類游泳體原生生物可以用顯微鏡看到，幾乎在任何有水的地方都可以找到它們。纖毛蟲的遺傳密碼變化經常發生變化，包括一個或多個終止密碼子的重新分配（TAA、TAG和TGA）。幾乎在所有生物體中，這3個終止密碼子都用於表示基因的終止。
密碼子突變極為罕見。在迄今為止報道的密碼子突變中，密碼子TAA和TAG幾乎總是具有相同的蛋白質翻譯，這表明它們的進化是耦合的。「在我們所知的幾乎所有的密碼子突變中，TAA和TAG都是同步變化的，」麥高恩博士解釋道：「當它們不是終止密碼子時，它們各自對應相同的氨基酸。」
DNA就像建築物的藍圖，它本身不做任何事情但下達必要的指令。為了讓基因產生影響，必須先讀取DNA，再將其構建成具有物理效應的分子。為了讀取DNA，它首先被轉錄成RNA副本，再轉移到細胞的另一個區域並被翻譯成氨基酸，這些氨基酸結合起來形成三維分子。蛋白質翻譯的過程從DNA起始密碼子（ATG）開始，到終止密碼子（通常為 TAA、TAG 或 TGA）結束。
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在纖毛蟲中，只有TGA起到終止密碼子的作用。儘管麥高恩博士發現纖毛蟲DNA中的TGA密碼子比預期的要多，可以補償其他2個密碼子的損失。TAA對應賴氨酸，TAG對應谷氨酸。「這非常不尋常，」麥高恩博士說：「我們並未在其他案例中發現過終止密碼子對應2個不同氨基酸的情況。它打破了我們自認為了解的基因翻譯的規則——這兩個密碼子被認為是耦合的。」
「科學家們試圖設計新的密碼子，但它們也存在於自然界中。在它們身上，我們可以發現一些令人着迷的東西。或者，像在目前的這種情況下，當我們沒有特地尋找的時候，也發現了驚喜，」他表示。
這項研究發表在PLoS Genetics上，由Wellcome基金資助，是達爾文生命之樹項目的一部分，並得到了厄勒姆研究所來自UKRI旗下生物技術和生物科學研究委員會（BBSRC）的資金支持。
責編|探索君
排版|文競擇
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參考文獻
Jamie McGowan, Estelle S. Kilias, Elisabet Alacid, James Lipscombe, Benjamin H. Jenkins, Karim Gharbi, Gemy G. Kaithakottil, Iain C. Macaulay, Seanna McTaggart, Sally D. Warring, Thomas A. Richards, Neil Hall, David Swarbreck. Identification of a non-canonical ciliate nuclear genetic code where UAA and UAG code for different amino acids. PLOS Genetics, 2023; 19 (10): e1010913 DOI: 10.1371/journal.pgen.1010913
