为什么作为遗传物质的 dna 都是双链的?

为什么作为遗传物质的 dna 都是双链的?

赵泠,莱布尼茨工作室监事会主席

不是那样。自然界存在作为遗传物质的单链 DNA。

单链 DNA 病毒的遗传物质是单链 DNA。

  • 2019 年建立的单链 DNA 病毒域包含洛布病毒界、桑格病毒界、特拉帕尼病毒界、称德病毒界(例如人乳头瘤病毒 HPV、人细小病毒 B19V)。
  • 洛布病毒界、桑格病毒界、特拉帕尼病毒界有大量的噬菌体物种,它们中的一部分看起来是细菌·古菌的质粒独立而成。
  • 在大多数真核生物超群中发现了编码 Rep 蛋白的环状单链 DNA 病毒。

细菌和古菌的质粒既有双链又有单链、既有 DNA 又有 RNA、既有环状又有线状、在同一个细胞内可以混用多种质粒,总体上最常见的是环状双链 DNA 质粒。单链 DNA 质粒(无论是环状还是线状)是题目要求的“作为遗传物质的单链 DNA”。

  • 1986 年,H te Riele、B Michel 和 SD Ehrlich 在枯草芽孢杆菌和金黄色葡萄球菌中发现质粒 pC194 以双链 DNA 和单链 DNA 形式存在[1]

一般条件下,长双链 DNA 比长单链 DNA 稳定。在人细胞内发现的自身来源的较长单链 DNA 主要出现在 DNA 合成期间[2]

另外,如果用大量短单链作为基因组规模较大的生物的遗传物质,那么在细胞分裂时可能不易操作(不严格均分容易引起大幅度的突变,严格均分对蛋白丝要求很高)。

  • 可以参考无恒变形虫之类使用大量纳米染色体(双链 DNA 与单链 DNA 都有)进行蛋白质合成、使用普通得多的染色体进行繁殖的纤毛虫:使用大量短链核酸作为基因组规模较大的生物的遗传物质时,需要长双链核酸作为备份。