基因系统和基因组系统

除了最原始的“基因”和“基因组”有可能是“裸露”的外，进化了的基因和基因组都是存在于一些具有精细结构的生物大分子复合体中。这些复合体一方面对基因和基因组起到一种保护作用，另一方面又是基因和基因组发挥功能所必需的。设想只有一条裸露的DNA链，它的核苷酸序列完全和某一完整的基因甚至某一完整的基因组相同，这条DNA链现在又能干什么呢？可能什么都干不了，不管它相应于一个如何高级和复杂的基因或基因组的序列，等待它的将是被分解为大小不一的各种分子的命运。也许你会说，现代的DNA（RNA）是和蛋白质相互依存的啊。没错，情况确是这样。而且，DNA、RNA和蛋白质三者的关系可能要比我们目前所理解的更为密切，它们实际上是组成了一种系统的。因此，对于一种基因来说，就有一种相应的“基因系统”；对于一种基因组来说，就有一种相应的“基因组系统”。基因系统和基因组系统的核心就分别是基因和基因组本身，而外部则包括RNA和蛋白质。在比较完善的生物系统形成以后，基因和基因组的进化实际上就是新的基因系统和新的基因组系统建立的过程。
     在这种意义上说，DNA、RNA和蛋白质是基因组系统的三个不同的层次或三个级别的状态，它们共同构成了基因组系统。DNA 是基因组系统的最基本状态，而蛋白质则是基因组系统的最高级状态。为了把细胞内的所有蛋白质与其基因组相对应，最近还有人提出了“蛋白组”的概念。至于现代的基因系统，相当部分都有 DNA、RNA 和蛋白质三个级别的状态，而有些只有DNA和RNA两个级别的状态，可能还有一些只有DNA级别的状态。但不管怎么样，基因的存在形式实际上是基因系统。有一个有趣的现象，就是不进一步翻译出蛋白质的RNA都或多或少地表现出类似蛋白质在结构上或催化上的功能。例如，rRNA对构成核糖体有很重要的作用，而且还发现它们对催化蛋白质的合成是必不可少的；刚转录出来的RNA中往往有不编码的内含子，其中一些内含子就有催化功能或调控基因表达的功能；tRNA 则是可以与氨基酸进行特异性的识别和结合，而且一些tRNA还具有类似酶的功能。而翻译出蛋白质的RNA就一般不再表现出上述的任何一种功能。出现这种现象的原因是不能仅用RNA本身所可以具有的各种功能这一点来说明的，其中可能蕴含有更深刻的、与基因系统起源有关的东西。如此推理，基因组中既不编码蛋白质、又不转录的DNA是不是也应该会有一些类似蛋白质的功能呢？拿重复序列来说，它们无疑是有结构上与进化上的功能的，至于它们有没有一些更像蛋白质的功能，这是值得从基因系统和基因组系统的角度进行深入考虑和研究的。