一项最新研究揭示，黑腹果蝇（Drosophila melanogaster，也称黑尾果蝇）体内一组关键蛋白质，如何在基因组长期承受内部压力的情况下，仍能稳定执行保护DNA的核心任务。这些蛋白质在保护染色体末端的同时，却也在不断进行快速的进化。

　　这项研究由宾夕法尼亚大学生物学家米娅‧莱文（Mia Levine）率领研究。她指出，这种看似矛盾的现象，可用“红皇后假说”来理解。该假说源自路易斯‧卡罗尔《爱丽丝镜中奇遇》（爱丽丝梦游仙境的续作）的意象，用来描述生物在演化过程中，必须不断改变才能维持原地踏步的状态。过去多用于解释宿主与寄生物之间的军备竞赛，如今也被证实同样适用于基因组内部的长期对抗。

　　研究团队聚焦于黑腹果蝇中负责形成端粒（telomeres）的基因。端粒位于染色体末端，功能类似鞋带的塑胶头，可防止染色体在复制与分裂过程中受损。研究结果显示，虽然这些蛋白质的基本保护功能长期未变，但其结构却持续调整，以应对基因组内“自私基因元素”带来的干扰。

　　进一步分析发现，端粒保护复合体中的两个关键成员：HipHop蛋白及其结合伙伴HOAP，进化速度明显快于其他组成蛋白，却对端粒的保护至关重要。当研究人员以基因编辑方式，将黑腹果蝇的HipHop蛋白替换为近亲物种的版本时，细胞中随即出现染色体末端融合的现象，最终导致黑腹果蝇死亡。当研究人员指出HipHop与HOAP必须同步进化，才能维持端粒保护机制的正常运行。

　　研究团队指出，这项发现不仅揭示了黑腹果蝇体内蛋白质快速进化的原因，也暗示类似机制可能普遍存在于其他生物之中，未来或有助于理解人类在疾病抵抗、老化相关议题上的新见解。

　　研究成果已发表在《科学》期刊，并由美国国家卫生院（National Institutes of Health）、台湾政府奖学金（Taiwanese Government Scholarship）资助其研究。

　　（首图来源：AI生成）