正如宇宙間存在著許多既看不到也感覺不到的“暗物質(zhì)”、“暗能量”一樣，在生命體這個“小宇宙”中，也存在這樣的神秘“暗物質(zhì)”，這些暗物質(zhì)與生命體的生長發(fā)育、疾病發(fā)展等有著緊密的聯(lián)系。在這篇文章中，讓我們來看看生命體中都有哪些不為人知的“暗物質(zhì)”。

基因的“經(jīng)典”作用是，生成對細(xì)胞功能至關(guān)重要的蛋白質(zhì)。不過，我們的基因組也編碼了一些生成長鏈非編碼RNAs的基因，它們的功能頗為神秘。自從幾年前人們知道在人類和小鼠的基因組中存在有數(shù)以千計、這樣仍了解甚少的基因以來，一直都想了解它們是如何被激活的？以及在哪些器官中被激活？這樣的生物學(xué)“暗物質(zhì)”有無意義？2014年1月，來自瑞士洛桑大學(xué)的Henrik Kaessmann教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組，編譯出了11個物種長鏈非編碼RNAs的目錄。通過采用一種進(jìn)化方法，他們發(fā)現(xiàn)大約有2500種長鏈非編碼RNAs最早出現(xiàn)在至少9000萬年前，大多數(shù)有胎盤類哺乳動物的共同祖先之中。從功能的角度來看，這些“古老”的基因具有特別的意義。

增強(qiáng)子是基因組“暗物質(zhì)”的關(guān)鍵組成部分；它們并不編碼蛋白，而是控制基因的表達(dá)。2014年11月，來自賓夕法尼亞大學(xué)Perelman醫(yī)學(xué)院的研究人員，針對一些晝夜節(jié)律基因和稱作為增強(qiáng)子的遺傳調(diào)控元件進(jìn)行了全基因組調(diào)查，發(fā)現(xiàn)這些基因組“暗物質(zhì)”也有節(jié)律。

人類基因組中存在的大量暗物質(zhì)（dark matter），包括基因間非編碼序列、內(nèi)含子非編碼序列等。基因間非編碼序列轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生線形長非編碼RNA分子，具有5’帽子和3’尾巴結(jié)構(gòu)；而內(nèi)含子非編碼序列轉(zhuǎn)錄生成的RNA在剪接后被核酸外切酶快速降解，多數(shù)沒有生物學(xué)意義。中科院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所陳玲玲組與計算生物學(xué)所楊力組，在國際學(xué)術(shù)期刊《Molecular Cell》發(fā)表的一項研究，發(fā)現(xiàn)了來源于基因內(nèi)含子區(qū)域的環(huán)形RNA新分子，揭示了其成環(huán)機(jī)制及在基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控中的重要功能。

除了基因組內(nèi)的暗物質(zhì)之外，科學(xué)家一直都在推測蛋白質(zhì)暗物質(zhì)的性質(zhì)，即蛋白質(zhì)中完全未知的領(lǐng)域，澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織（CSIRO）開展的一項研究，定位了這些暗物質(zhì)區(qū)域的界限，使得我們更進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)所有蛋白質(zhì)的完整結(jié)構(gòu)和功能。這項研究工作發(fā)表在2015年11月份的《PNAS》雜志。這項研究取得了一些令人驚訝的結(jié)果，包括近一半的真核生物蛋白質(zhì)組是暗物質(zhì)，并具有意想不到的功能，包括與分泌組織、二硫鍵結(jié)合、低的進(jìn)化保守性以及與其他蛋白之間鮮為人知的相互作用。

自然界中存在大量的微生物，因無法在實驗室中培養(yǎng)，而幾乎不為人所知，也因此被稱為“生命的暗物質(zhì)”。 幾十年來，已經(jīng)構(gòu)成研究人員一個特別挑戰(zhàn)的菌群是Candidate Phylum TM7，據(jù)認(rèn)為它能引起炎性粘膜病，因為它在患有牙周炎的人群中非常普遍。2014年12月，加州大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）牙醫(yī)學(xué)院、J. Craig Venter研究所和華盛頓大學(xué)牙科學(xué)院的科學(xué)家們?nèi)〉玫囊豁椑锍瘫浇Y(jié)果，闡述了TM7在牙周炎等疾病進(jìn)展中的作用。他們的研究結(jié)果揭示了TM7在生物學(xué)、生態(tài)學(xué)和醫(yī)學(xué)中的重要性，并可能帶領(lǐng)我們更好地了解其他難以捉摸的細(xì)菌，相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在《PNAS》雜志（PNAS：微生物“暗物質(zhì)”如何致病？）。此外一年，J. Craig Venter研究所（JCVI）的研究人員在《PNAS》發(fā)表的一項研究中，利用一種新穎的微型宏基因組學(xué)方法，已經(jīng)成功獲得了“候選TM6門”（Candidate phylum TM6）約90%的基因組（JCVI科學(xué)家破譯“生命的暗物質(zhì)”）。

以上結(jié)果顯示，基因組、蛋白質(zhì)、微生物中，都含有我們不為了解的暗物質(zhì)，并且科學(xué)家們對于揭示這些暗物質(zhì)已經(jīng)取得了較大的進(jìn)展。去年11月份，賓夕法尼亞大學(xué)的研究人員又將目光轉(zhuǎn)向了病毒組研究。他們發(fā)表在《mBio》雜志上的研究顯示，健康人類皮膚上的絕大多數(shù)DNA病毒是前所未見的，屬于病毒“暗物質(zhì)”。 人們可以在這項研究的基礎(chǔ)上，分析健康皮膚病毒組及其在疾病中發(fā)生的變化。這項研究還為研究者們提供了現(xiàn)成的病毒組分析工具。