在刘易斯·卡罗尔的《爱丽丝镜中奇遇（Through the Looking-Glass）》中，爱丽丝与红皇后陷入了一场永无终点的赛跑，却始终无法领先。"在你这个地方，你必须尽最大努力奔跑，才能留在原地。"红皇后说道。宾夕法尼亚大学的生物学家Mia Levine解释说："虽然我们通常用这个比喻来描述宿主与寄生虫或宿主与病原体之间的进化军备竞赛，但'红皇后假说（Red Queen Hypothesis）'也描述了我们基因组内部持续进行的战斗。"

她解释说，某些DNA片段是"自私的"。例如，可移动遗传元件进化出了在基因组中移动的能力，它们会切割或复制自己，然后粘贴到新的位置，有时会破坏基因或其他重要的功能性DNA片段。为了制衡这些"坏家伙"，细胞进化出了能够检测、沉默或物理阻断它们的分子防御机制。

但这个战场提出了一个长期困扰科学家的基本难题：生命中最基本、最稳定的功能，如何依赖于那些也必须不断快速变化以抵御敌人的蛋白质？

现在，Levine及其同事展示了两个关键的蛋白质伙伴如何应对这一挑战。该团队专注于黑腹果蝇中负责在染色体末端创建保护帽——端粒——的基因，Levine将端粒比作鞋带末端的塑料头。

这项发表在《科学》杂志上的研究结果表明，虽然这些蛋白质的功能——保护染色体末端保持不变，但蛋白质本身却在不断变形以抵抗自私元素。

为了防止染色体末端融合——这可能导致遗传不稳定、生育问题以及细胞和生物体死亡——六种蛋白质组装成末端保护复合体，结合端粒DNA。

研究人员发现，这个复合体中的两个成员，HipHop蛋白及其结合伙伴HOAP，其进化速度远快于其他亚基，但对于端粒保护却是必不可少的。

"我们首次窥见了这种迷人的生物学现象，一个至关重要的多蛋白复合体忠实地保留了其功能，而其亚基却承受着强大的进化压力需要改变。"Levine说。

他们使用基因编辑工具，用另一个近缘果蝇物种——雅库巴果蝇的HipHop版本替换黑腹果蝇中天然的HipHop，测试了这些蛋白质是否必须同步进化（协同进化）以保持复合体的完整性。

研究人员发现，当他们改造黑腹果蝇，使其产生雅库巴果蝇版本的HipHop而不是自己的版本时，果蝇死亡了——它们的细胞显示出大量端到端的染色体融合。

相反，如果将雅库巴果蝇HipHop中仅六个适应性进化的氨基酸（蛋白质的构建模块）恢复为黑腹果蝇的对应版本，或者引入雅库巴果蝇（Drosophila yakuba）版本的HOAP，则蛋白质的招募、端粒保护和生存能力都得以恢复。

Levine解释说，随着HOAP进化以沉默内部敌人，HipHop蛋白被迫随之协同进化。

Levine说，自私DNA如何"对抗"这些蛋白在很大程度上是未知的。"但在灵长类动物中观察到的类似进化特征表明，这种补偿性进化可能很普遍，研究它可能阐明基因组如何在适应不断变化的威胁的同时保留古老功能。"（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Sung-Ya Lin et al, Rapid compensatory evolution within a multiprotein complex preserves telomere integrity, Science (2025). DOI: 10.1126/science.adv0657.