荆棘鸟
AI解码人类基因关键DNA“起始子”序列特征_我的网站
一 | 研究人员利用人工智能解码基因激活中的关键DNA序列。图片来源：美国加州大学圣迭戈分校官网 美国加州大学圣迭戈分校研究人员利用高通量DNA测序和人工智能技术，解码了人类基因中一段名为“起始子”的关键DNA序列特征。这项成果为解析基因表达调控规律和预测DNA突变影响提供了新工具。 8 月 26 日消息，据新华社今日报道，首都师范大学生命科学学院昆虫演化与环境变迁教育部创新团队联合国内外多个科研团队，通过对内蒙古宁城县道虎沟地区侏罗纪时期化石螽斯的研究，首次证实昆虫超声波通讯在距今 1.65 亿年前的中侏罗世已经出现。
二 | 相关研究成果于 2026 年 8 月 26 日在线发表于《美国科学院院刊》（PNAS）。相关论文发表于最新一期《基因与发育》杂志。
三 | 研究团队选取了燕辽生物群中 9 种、20 件雄性螽斯前翅标本，与现仅分布在四川的螽斯孑遗类群长生铁鸣螽进行对照研究。
四 | 团队搭建了“化石翅形态 — 翅共振模拟 — 音节重构 — 鸣声时序预测”的古动物声学重建流程，用以复原远古昆虫完整鸣声的声学特征。论文共同通讯作者、首都师范大学教授任东介绍，9 种化石螽斯的鸣声频率覆盖 5kHz 至 20.5kHz 区间，其中 5 个物种为 5kHz 至 7kHz 的低频纯音，其余 4 个物种分布于 8kHz 至 20.5kHz 的中高频区间。化石物种奇异曲阿博鸣螽的载波频率可达 20.5kHz，证实中侏罗世已存在真正意义上的超声通讯类昆虫。
五 | 此前学界长期认为，超声通讯类昆虫是为应对蝙蝠捕食而演化形成的。
六 | 人体不同类型的细胞虽然拥有基本相同的DNA，但由于被激活的基因不同，最终能够形成不同的细胞类型，并执行各自特定的功能。
七 | 该项研究明确了超声通讯类昆虫的演化起源发生在蝙蝠出现之前，比始新世蝙蝠早出现超过 1 亿年。研究还发现，9 种化石螽斯的鸣叫声频谱范围异常狭窄，即“纯音”（注：指频率成分单一的声波）。这种纯音鸣唱会降低捕食者对声源的定位能力 —— 侏罗纪早期哺乳动物虽具备一定高频听觉，但其中耳结构对纯音的方位分辨能力较弱。因此，侏罗纪螽斯演化出纯音鸣唱，被认为是对抗捕食者窃听的关键演化适应。DNA中的一些特殊片段负责精细调控基因表达，使细胞产生酶、激素、蛋白质以及维持细胞结构和功能所需的其他重要成分。任东团队与英国布里斯托大学曾于 2012 年首次复原了道虎沟地区中侏罗世螽斯物种“悦耳古鸣螽”的鸣叫声。如果这些基因没有被正确激活，细胞可能无法正常发挥功能，并可能引发包括癌症在内的多种疾病。
八 | 此次新成果不仅首次证实昆虫超声波通讯已在侏罗纪时期出现，还完整重建了史前森林螽斯群落的声景。任东表示，该研究“穿越 1.65 亿年听见侏罗纪时期的虫鸣”，建立起中生代昆虫-哺乳类双向声学选择的新理论，完善了陆地动物听觉与发声协同演化体系。附论文地址：
https://doi.org/10.1073/pnas.2615107123。 为了进一步弄清DNA中哪些序列负责启动基因表达，研究人员将目光投向了“起始子”。
九 | 这是基因表达过程中的一个重要DNA区域，是基因编码的信息开始被表达，进而产生具有功能产物的关键区域。 研究人员利用高通量DNA测序技术，检测了约50万个不同“起始子”序列的基因表达活性。随后，他们将这些实验数据用于训练机器学习模型，使AI能够识别“起始子”特有的DNA序列模式。 利用训练出的模型，研究人员进一步在人体基因中搜索“起始子”的特征序列，发现约60%的人类基因含有“起始子”。他们表示，这些AI模型首次能够预测人类基因中是否存在“起始子”，并解码其DNA碱基序列模式。相关数据和模型还可用于预测“起始子”相关DNA突变的影响，以及设计具有特定功能的合成启动子，即能够调控基因开启和关闭的DNA序列。 研究人员表示，人类每个细胞中都包含约60亿个DNA碱基，其中蕴含着决定基因何时、何地，以及以多大程度表达的复杂“密码”。此次建立的“起始子”AI模型只是解析这一基因表达“密码”的一小部分，希望未来进一步扩大模型范围，以更加全面地解析人类基因表达调控规律。（记者张佳欣）。
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Published on:01:47:43