老鼠基因和人類有很高相似度,為什麼長得和人類差距這麼大?

阿SIRym


作為一個生物學博士,我想說這個問題有誤導性,問題沒講明白。人類的基因組和老鼠相差甚遠,按照序列來算不會超過百分之30(老鼠二代測序的結果比對到人類基因組),所謂的99%基因相似是指編碼蛋白質的基因,這部分基因很少,只佔百分之2左右,功能相似但不完全一樣。而基因組的其他部分(98%)也是有功能,其中絕大部分我們還知之甚少。


國產博士


老鼠與人類基因相似度只有95%左右,黑猩猩與人類基因相似度也只有98.8%。


其實老鼠與人類基因有95%的相似度有也很高了,如果只從基因上看,是人是鼠還真的難以分辨。

可在真實世界中,老鼠與人類的外形差距太大了

老鼠是齧齒動物,世界鼠類有450多種,共有家鼠、黃毛鼠、屋頂鼠等1700多亞種,是最原始的哺乳動物。長得獐頭鼠目,體態有大有小,體重在20~900g之間,一雙鼠目賊溜的轉,卻視力低下。尾端長著一條長長的鼠尾,人類就以它受到啟發發明出來鼠標。


鼠類生性機靈,善鑽洞、攀爬、游泳。智商高,堪與人類一較高低。人類吃的它們都吃,人類不吃的蠍子等物它們也吃。對於棲息地沒有要求,不管是髒亂的下水道還是垃圾堆,都能棲身,因此常會為人類帶來病菌。

鼠類繁殖能力強過人類,每年可懷胎8次,每次可有7只左右幼鼠。

老鼠與人類的相似度

耶路撒冷大學的科研人員掃描老鼠的骨骼發現,精確到毫米的老鼠骨骼與人類骨骼相似度高達99%。如果將骨架延展開來,與人類骨骼幾乎沒有區別。

下圖為老鼠骨骼:


科研人員通過千萬個老鼠實驗,在比對老鼠與人類基因後,發現老鼠比人類的要少約10%,老鼠的第16號染色體與人類第21號染色體最相似。而人類多出來的基因其實有很多是重複的垃圾基因。

下圖為古哺乳動物(人類祖先)骨骼:

人類還將繼續對老鼠的研究,以能更好的瞭解自己。而且人類的祖先就是一種像老鼠的生物。


弄潮科學


老鼠的基因和人類基因的相似度並沒有99%,不過貌似90%還是有的,至於說什麼和人類基因相似度達到99%的,那是黑猩猩。

首先呢,人類和老鼠基因有一定的相似度是沒有問題的,畢竟人類和老鼠都有著共同的祖先,那就是哺乳動物的,不過那也是好幾億年前的事情了,時至今日,老鼠和人類發展得可是迥然不同啊。而人類和黑猩猩的祖先都是古猿了,這個稍微近一點,也就幾百萬年前的事吧,所以黑猩猩和人類基因相似度更高也是說得過去的。

其實這並沒有什麼可大驚小怪的,因為不單單是人類和老鼠,人類和其它的哺乳動物,基因相似度都在90%以上,跟靈長類動物相比較,基因相似度普遍在96%以上。但是話又說回來了,即使如此,那又能說明什麼呢?俗話說:“失之毫釐,差之千里。”人類和老鼠基因相似度10%的差距,足以讓人類和老鼠發展成為截然不同的物種,就連是黑猩猩和人類基因有99%的相似度,僅僅1%的差距,那也還不是和人類有著天壤之別嗎?

如果我們想要在人類和老鼠之間找出什麼共同點的話,那麼恐怕得回到數億年前了,人類和老鼠同為哺乳動物,而哺乳動物最早進化於1.6億年前,很多人認為哺乳動物進化於恐龍滅絕之後,實際上早在侏羅紀時代,哺乳動物就開始發育了,而至今為止,已經經過了1.6億年的時間,人類和其它所有的哺乳動物都一樣,最初源於始哺乳動物,而最初的哺乳動物,就像是一棵大樹的根基一樣,此後在這個根基之上,哺乳動物家族一點點壯大起來。



在這顆大樹成長起來之後,它不斷分化出各種各樣的分叉,而人類和老鼠,在很早之前就已經不在同一個樹幹之上了,隨著時間的推進,人類和老鼠已經變得越來越不同了,而人們普遍認為,原始猿類是人類的早期分化點,大約在600萬年前,現代猩猩和人類分道揚鑣,經過了真的多年的各自演變,人類和黑猩猩的基因差異度也才1%左右,已經形成了如此大的外貌、智力方面的差異,更不要提10%的差異了,這已經差的太遠了。


鏡像科普


先說一組數據,今天地球上上的人類和黑猩猩基因相似度達到了96%,和老鼠的基因相似度達到了85%,和香蕉的基因相似度竟然達到了50%,是不是覺得很不可思議,人類不僅與哺乳動物基因相似度高,而且與植物的基因相似度都達到了非常高的重合度。

這是為什麼呢?我們就來好好分析一下,為什麼人類和那麼多的生物基因重合度那麼高。

基因重合度

我們知道,人類的遺傳物質是DNA,而DNA分子是由脫氧核糖核苷酸組成的。

脫氧核糖核苷酸中包括:磷酸,脫氧核糖,鹼基,氫鍵(這些記不住也沒關係),我們只需要知道,對遺傳信息起到決定作用的是鹼基對的排列順序

鹼基是指:A(腺嘌呤),G(鳥嘌呤),T(胸腺嘧啶),C(胞嘧啶)組成。

鹼基對是指鹼基兩兩排列,並且有一定規則:A(腺嘌呤)一定對應著T(胸腺嘧啶);G(鳥嘌呤)一定對應著C(胞嘧啶)。

而人體中,一共有30多億鹼基對,也就是說人體內有30億對脫氧核糖核酸,我們人體的性狀就是由這30多億鹼基對的排列順序決定的,它們就有點類似於遺傳編碼一樣。

而這30多億鹼基對中,並不是所有的都會在你身上表現出來,有很多鹼基對是無用的,在你身上並沒有表現出來,比如:鱗片、尾巴等。而其中有用的鹼基對排列順序,可以通過轉錄、翻譯等工序,組成各種各樣蛋白質,而人類的形狀就是通過蛋白質實現的。

物理學家Riccardo Sabatini曾經做過一個比方:如果把你體內所有的遺傳密碼打印出來,那麼將會佔滿26.2萬紙,而這其中,只有500頁獨屬於你自己,其他人沒有。

這個比例,其實就是人與人之間的差異,這也是為什麼我們說,你和世界上任何一個人的基因相似度都高達99.9%,哪怕你和他沒有血緣關係。

那麼,我們為什麼和老鼠的基因相似度也那麼高呢?

其實這是因為,老鼠和人類一樣,遺傳信息也是儲存在DNA之中,也是通過鹼基對的排列順序來記錄的,而且鹼基都是由A(腺嘌呤),G(鳥嘌呤),T(胸腺嘧啶),C(胞嘧啶)組成。

大多數情況下,這些鹼基對的排列順序和人類的都相同,只有少部分與人類有差異。

人類和老鼠有85%的基因相似度是因為

這些基因執行著類似的功能,比如:呼吸功能,視覺功能,神經系統等等。

還有一些基因功能可能會在老鼠身上表現出來,而在人類身上不表現出來。

比如:某種基因疾病,可能在老鼠身上會發病,但在人類身上終身不發病。還有毛髮,在老鼠身上會表現出全身毛髮,但人類控制的形狀是無體毛。

老鼠與人,為什麼有85%的基因相似度?

在1億多年前,人類和老鼠擁有共同的祖先,由於地球當時的霸主恐龍還沒有滅絕,所以人類和老鼠的祖先只能佔據較小的生態位,依靠夜行、樹棲生活。

在7000萬年前,人類祖先逐漸開始與老鼠祖先分家,但此時人類和老鼠的祖先是近親,基因差異並不大,或許還存在部分生殖交流。

後來隨著板塊運動造成的地理隔絕,讓人類祖先和老鼠祖先的基因差異越來越大,直至成為不同的物種。

儘管人類和老鼠成為了不同的物種,但人類和老鼠的在蛋白質編碼基因上存在著許多相似度。美國國家人類基因組研究員認為,在蛋白質編碼基因上,人類和老鼠相似度達到了85%,這也說明了兩者在遠古時擁有共同的祖先。

除了人類和老鼠有共同的祖先外,還有一個重要的原因,那就是並不是所有的鹼基對都對應著性狀,大多數鹼基對是冗餘的,它所對應的基因也是無用的,並不執行任何作用。

而有效的基因只佔總基因的一小部分,正是這一小部分,決定了我們的長相、膚色、衰老與疾病。

而人類之所以與香蕉也有50%的基因重合度,是因為香蕉也是用DNA作為遺傳物質,原理和人類相似,只是具體基因性狀與人體不同。

總結

之所以老鼠基因和人類基因的相似度能夠達到85%,其實是因為這些物種都是由真核細胞組成的,而真核細胞的遺傳物質都是DNA,DNA上的鹼基對排列原理都是相同的。

因此,即使物種之間外在的相似度不同,但控制生物最底層的邏輯都是相同的,因此在基因層面上,才具有如此高的相似度。


鍾銘聊科學


老鼠的基因和人類的相似度90%左右,相似度不是指基因有多少相同,而是基因的類型和其主導的性狀的關係,只要有一個鹼基對不同,基因功能就不相同,導致不同物種的較大差異。

同是哺乳動物分支,老鼠和人類往遠了說有一個共同的直系祖先,而哺乳動物的演化歷史大約只有1億多年,相較於地球生命40億年的歷史還是很短暫的,因而哺乳動物間保留了一些相似的基因,據分析人類和老鼠的基因相似度在85%-90%,然而這裡的相似度指的只是“相似”,並不說明兩者有多少相同的基因,哺乳動物的生殖發育規律是有一定相似的,最初的時候形態相似度非常高,相似的發育來源於相似的基因,基因的行為才是生物發育的根本,而儘管基因有相似,但是哺乳動物的胚胎髮育在時間上有較為明顯的區別,人類需要10個月,一些哺乳動物僅僅只需要幾周,但是每種基因中又多多少少有一些鹼基對的差異,這來源於漫長進化歷史中不斷形成的可遺傳變異,就是這一點點差異導致了基因產物的天差地別,基因控制的生物體的發育結果就千差萬別,而對於現代技術來說,基因的差異是可以測定的。

據科學家分析,人類的語言是和基因有關的,有一些基於基因突變的遺傳病導致人缺乏語言能力,聽不懂也不會說,而分析後發現猿類動物也有這種基因,只是和人類有幾個鹼基對的差別,造就了它們沒有語言能力。生物的繁衍來自於基因的複製,複製幾乎是100%一樣地向後代傳遞,因此生物的繁衍首先是保持了物種的穩定,而那些可遺傳的變異才形成了生物演化的基礎,可遺傳的變異導致了種群內生物的差異,可大範圍的基因突變一般是直接導致死亡,所以這些變異也只是少數基因點位的變異,因此不同的生物個體擁有大量相似只有少量不同。

然而這些會隨著演化的時間而不斷累積,動物也會因為微生物的感染將一些病毒或者細菌的基因固定在自己的基因中,成為內源性的病毒基因,人類和老鼠生活的環境大不相同,各自都會引入很多不同的基因,各種基因差異的累積儘管使兩者之間只有10%左右的差異,基因的表達結果卻千差萬別。

地球生命一脈相承,構成物質都是一樣的,十來種鹼基,20種左式氨基酸,儘管它們之間的配對可以有很多很多種,可是已知的地球生物都有一兩百萬種了,未知的可能還有千萬種,那就會使鹼基的配對有高度相似的不同物種。人類不僅和老鼠基因相似度在90%左右,和香蕉的相似度也有50%。


來看世界呀


我們都知道,人類在測試藥物的時候,都會用小白鼠,其中一大原因就是老鼠和人類有超過90%的基因相同。

但有人會疑問,老鼠和人類怎麼相差如此之大?

要明白的是,90%的基因並不意味著90%是相同的。一個胚胎的DNA中即便是出現一個錯誤,這會使它無法存活。

基因型(生物體擁有的一組基因)和表現型(生物體的實際形態)是兩種不同的東西,所以90%的基因型相似性並不等於90%的表型相似性。一個基因的差異可能會對形態產生巨大的影響,或者幾乎沒有影響,更不用說10%了(百分之十的差別,相當於大約2000個基因)。

不過另一方面,看看這張圖片

你能分辨出哪個是老鼠,哪個是人類胚胎嗎?

基本形狀非常相似,很明顯我們沒有比較它們的實際大小。

但總的來說,作為兩種哺乳動物,我們有很多共同之處。四肢,消化系統相似,生殖機制相似,1頭2眼1鼻2耳,頸,骨頭,脊椎…。

此外,大約8000萬年前,人類、老鼠和其他哺乳動物共有一個共同的祖先。因此,所有哺乳動物的基因組都是相似的,當然並不是完全一樣,所以在形態上的差距還是非常明顯的。


萬物未解之謎


需要從兩方面看待這樣的問題。

第一,科學家們發現,老鼠基因與人類基因相似度確實很高,能達到90%左右,這恰恰說明了地球上物種同源,地球上的所有物種都擁有共同的祖先,都是源於大約35億年前出現的最原始的地球生命。之後開始了漫長的進化道路,一步步進化到如今豐富多彩的生物世界。

第二,之所以老鼠基因與人類基因相似度如此高,也恰恰說明了人類與老鼠在進化道路上分道揚鑣的時間比較晚。人類是哺乳動物進化來的,而老鼠也是哺乳動物,最早的哺乳動物出現在大約2.25億年前,在大約8000多萬年前,老鼠和人類的祖先才開始走向不同的進化道路。而黑猩猩與人類在進化道路上走向不同分支的時間更晚,大約在500萬年前,所以黑猩猩與人類基因相似度更高,能達到99%左右。

不要說老鼠和黑猩猩了,即便是植物,比如說香蕉的基因組成與人類的相似度也能達到50%左右,但人類與香蕉相差簡直十萬八千里!

地球上最原始的物種經過了35億年才進化出如今上千萬物種,進化的過程其實就是基因突變的不斷積累,積累到一定程度發生形狀的明顯變化,新的物種就產生了。而人類(祖先)與老鼠分離只是在8000萬年前左右,相對35億年的漫長時間已經很短了,老鼠基因與人類基因如此相似也不足為奇!


宇宙探索


答:如果不理解“基因相似度”的概念,就很容易造成誤解,生物之間哪怕是基因相似度1%的差別,也會造成兩者的巨大差異,比如人和斑馬魚的基因相似度為87%,與老鼠的基因相似度為90%,與黑猩猩的基因相似度為99%,人與人之間的基因相似度高達99.99%以上。


人類擁有23對染色體,包含2萬多個基因,總共30多億個鹼基對;我們經常聽說的基因相似度,指的是對應基因中鹼基對的一致性,比如某兩個基因包含2萬個鹼基對,如果其中有100個鹼基對不同,那麼這兩個基因的相似度就為:

(20000-100)/20000=99.5%;

對於地球上的動物來說,對應基因相差幾個鹼基對,其表達形式都有可能千差萬別,比如人類當中有一種叫做鐮刀型貧血病的隱性遺傳病,因為紅細胞呈鐮刀狀(正常為圓餅狀)而得名。

然而科學家發現,血紅蛋白由500多個氨基酸組成,正常人的血紅蛋白和患病者的血紅蛋白只區別於一個氨基酸,在β鏈N末端的第6個氨基酸處,正常人為穀氨酸,患者為纈氨酸,原因是患者DNA中負責血紅蛋白的一個鹼基對發生了突變,也就是DNA中一個鹼基對的變化,就造成了一種遺傳病的產生。

類似的例子在生物中很常見,比如人類和家豬的胰島素只有一個氨基酸不同,人類與牛的胰島素只有三個氨基酸不同,所以早期治療糖尿病時,使用豬的胰島素要比使用牛的胰島素效果好。

人類擁有2萬多個基因,每個基因都有各自的功能,比如負責膚色、身高、單雙眼皮等等,也許負責膚色的基因中,也就是幾個鹼基對的差別,才有了全世界各種膚色的人類,對於不同的物種,基因差別會更大些。


人類和其他動物在形態上千差萬別,但是與人類一樣,很多動物也只有兩隻眼睛,一個鼻子,然後五臟俱全,所以這些動物和人類的基因會有很大的相似度,即便如此,剩下百分之幾的基因差別,也會導致不同物種間的形態千差萬別。

即便是人類當中的同卵雙胞胎,兩者基因完全相同,長大後雙胞胎在性格、長相上也會有一定差異,而兩個家族上沒聯繫的人,其基因的相似度也高達99.99%以上。

所以說,人與黑猩猩的基因相似度為99%,與老鼠的基因相似度為90%,與斑馬魚的基因相似度為87%,這樣的數據是可以理解的。

這也間接說明了,地球上的生物很可能是同源的,至少很大一部分物種是同源的,也就是由一個最初的物種演化而來;比如地球上最原始的靈長類,可以追溯到7000萬年前的普爾加托里猴,該物種的外觀就形似松鼠。

在2019年2月,美國科學家有一個發現,他們創造出四種全新的鹼基對,並且可以形成穩定的DNA雙螺旋結構,這一發現暗示著外星生物體有可能與地球生物有著不同的DNA編碼方式,也間接給地球生物同源的說法提供了證據,因為在地球上,使用DNA遺傳的生物都是同一套編碼方式。


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艾伯史密斯


地球上生物基因的相似性恰恰是證明進化論最有力的證據,這也足以說明地球生物都起源於遠古時期的一個單細胞,經過漫長時間的進化形成物種的多樣性,但是從基因角度來看,地球物種之間全部都有親緣關係只是遠近不同罷了。

以下舉典型的例子:

目前已經探測基因組的動物中黑猩猩是與人類基因相似度最高的動物,可以達到99%。而黑猩猩於與人類在很多方面還是有很高相似性的。我們的祖先大約在500萬年前才和現代黑猩猩的祖先分開,經過近化形成了現在的兩個物種。

還有另外一種動物與我們的基因相似度很高,那就是貓科動物的一員,在大約一萬年前開始和鏟屎官走到一起的貓,基因相似度可以達到90%。說完貓就不得不說一下老鼠,根據研究表明老鼠和人類的基因相似度大約是85%,這也是大量實驗都拿小白鼠作為實驗對象的原因之一,科學家表明老鼠和人類的祖先大約8000萬年前開始各自進化,變成了今天完全不同的樣子。

而更令人詫異的是人類和香蕉的基因相似度都有50%的相似度,難道說人類和香蕉有一半是相似的?或者說人類85%的形狀和老鼠是一致的?

說一個差異較小的地方,無論是人類、老鼠或者是香蕉,本質上都屬於真核生物,那麼從細胞角度來考慮問題,我們的細胞中都有細胞核和內質網、高爾基體、溶酶體、線粒體等細胞器。同時遺傳基因的轉錄方式也基本一致等等,這個角度看差異還大嗎?

實際上個個物種出現的這些差異性,歸根結底都是漫長歲月中基因突變、基因變異的積累,最終表現出性狀,被自然選擇下來。基因角度上差異越大,意味著兩者之間在進化之路上分道揚鑣的時間越早,在八千多萬年前你和老鼠還在稱兄道弟的當好兄弟。兄弟兩隻分開後度過恐龍時代,躲過6500萬年前的小行星撞地球,發展到今天的人類文明和人人喊打的老鼠。


看到上邊圖片中的動物了嗎?這是普爾加托里猴,生活在古新紀,2012年10月科研人員推斷這可能是人類最古的祖先。看一看它到底像什麼?



科學黑洞


人類基因組有30億鹼基對,其中只有0.1%在人類之間是存在差異的,整個人類99.9%的鹼基對完全一樣因為有共同的進化歷史,我們與所有哺乳動物共享大量DNA。所以科學家才能夠通過建立生物模型來了解人體複雜的分子機制,老鼠長期以來一直被用於瞭解基因功能、疾病和藥物開發。

老鼠和人類以及其他哺乳動物在7500萬到1.25億年前擁有一個共同祖先,雖然現在的老鼠和人類看起來不太一樣,但兩者的基因藍圖卻驚人地相似。大鼠基因組大約有27.5億個鹼基對,比人類基因組要略小,略大於小鼠基因組(26億個鹼基對)。但是兩者基因組包含的基因數與人類基因數量大致相同,各有大約3萬個基因,但其中只有300個左右是獨一無二的。老鼠和人類擁有99%相同的基因,在其中一個物種中發現的幾乎所有基因都可以在另一個物種中找到其同源基因。此外,幾乎所有已知的與疾病相關的人類基因在大鼠基因組中都有對應的基因,並且在哺乳動物進化過程中表現出高度保守,這證實了大鼠是醫學研究領域的優秀模型。

老鼠和人類的基因組成如此相似,為什麼長得和人類差距這麼大?

首先,共享99%的基因並不等於共享99%的DNA。實際上基因只佔我們基因組的3%,我們基因組的其餘部分被稱為非編碼或垃圾DNA,這些DNA在基因的表達調控中起著重要的作用,使人類和老鼠的基因表達模式不一樣。比如老鼠和人類都有尾巴的基因,但是人類的尾巴基因處於關閉狀態。

其次,雖然老鼠和人類可能擁有幾乎相同數量和類型的基因,但這並不意味著這些基因的鹼基序列完全相同。基因的功能跟基因表達出來的蛋白質相關,蛋白質關鍵結構域氨基酸的突變足以改變蛋白質的結構和功能,人類中只需要1個鹼基發生突變就可以導致β地中海貧血。雖然99%的老鼠基因在人類基因組中都有同源基因,這是最廣泛的相似性度量,將這些基因鹼基逐個比對時,則只有40%的相似性。

最後,相同基因會在物種的進化過程中會因為適應其特殊生存環境而發生進一步進化,比如老鼠的嗅覺基因比人類多得多,而且它們有更多的基因來繁殖幼崽。


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