你知道人體DNA是怎么儲存信息的嗎？

“這就類似把細胞核內10公里長的DNA，塞進一個高爾夫球大小的隔間，還要避免纏繞、方便復制與讀取。”

今天開幕的2025世界頂尖科學家論壇上，2023年世界頂尖科學家協會獎“生命科學或醫學獎”得主、美國科羅拉多大學博爾德分校生物化學講席教授卡羅琳·盧格在演講分享了其團隊在組蛋白起源與演化方面的研究發現。論壇現場，卡羅琳?盧格教授用一個生動的比喻，將聽眾帶入生命科學微觀世界的 “信息管理難題”。這次演講的核心，在于解開 “組蛋白” 的神秘面紗——這個讓 DNA 有序儲存、保護基因組的關鍵分子，藏著怎樣的生命演化密碼？

卡洛琳·盧格先從人體自身的需求說起：DNA是生命的“信息手冊”，但線性儲存的方式，給細胞分裂、信息讀取帶來諸多麻煩，“就像過去的磁帶，要防止損壞、纏結，還要精準復制”。在真核生物中，DNA與組蛋白形成核小體，進而組裝成染色質，這是實現DNA高效壓縮、保護、復制和選擇性讀取的核心。“可問題來了：構成復雜生物體的染色質的‘起始工具包’，從何而來？” 這個疑問，成了她團隊研究的起點。

為尋找答案，卡洛琳·盧格的研究觸角伸向了生命演化的 “源頭”—— 古菌。在對古菌的研究中，團隊發現了病毒編碼的組蛋白。這些病毒利用自身組蛋白在宿主細胞內構建“病毒工廠”，以利于其轉錄、復制和組裝。結構分析顯示，病毒核小體與真核生物核小體形態相似，且表現出更高的穩定性。“為何病毒需要組蛋白？這種包裝機制是否普遍？”這些問題，讓研究不斷深入。

“古菌生活在各種極端環境中，基因組比人類小得多，但它們的染色質與人類染色質有驚人相似之處。” 卡洛琳·盧格解釋，古菌的組蛋白最初僅承擔 “保護功能”，幫助基因組適應惡劣環境，“而且它們會根據環境調整組蛋白策略，非常靈活。”隨著演化，組蛋白逐漸發展出表觀遺傳學功能，這正是當前醫學研究的熱點，“對治愈疾病有重要意義。”

值得一提的是，這些最令人意外的發現，原本來自 “被教科書忽視” 的細菌。“每本生物化學教科書都說，細菌用其他蛋白保護 DNA，沒有組蛋白。” 但卡洛琳·盧格的團隊研究了近 1.8 萬種細菌后，發現一種特殊的細菌，其名字直譯過來叫作 “吃細菌的細菌”—— 它以自由游動的攻擊形態存在，找到獵物后分泌酶消化對方，再利用營養快速繁殖，“這種細菌高度表達一種類組蛋白，與人類、古菌的組蛋白同源性約20%”。卡洛琳·盧格說，通過解析晶體結構，團隊發現這種組蛋白與DNA結合的方式，與人類、真核生物的DNA組蛋白結合方式恰好相反。

在此基礎上，卡洛琳·盧格還有提出了許多疑問，比如為什么病毒用組蛋白自我保護？這種機制能否幫助科學家開發新藥嗎？

“遺憾的是，我們仍未找到這些問題的答案。研究古菌、病毒、細菌中的組蛋白，看似是‘無用之功’，但不斷向未知發問，這正是基礎研究的魅力。在生命科學領域，好奇心始終是重大發現的基礎。”在卡洛琳·盧格看來，這些看似 “天馬行空” 的疑問，指引著基礎研究的方向。“研究可能失敗，但失敗是自然的，如果所有答案都可預測，研究就失去了意義。”

原標題：《好奇心是無用之功嗎？頂科論壇上，這位科學家倡導多提“天馬行空”的疑問》

欄目主編：茅冠雋

作者：解放日報 沈思怡