你知道人体DNA是怎么储存信息的吗？
“这就类似把细胞核内10公里长的DNA，塞进一个高尔夫球大小的隔间，还要避免缠绕、方便复制与读取。”
今天开幕的2025世界顶尖科学家论坛上，2023年世界顶尖科学家协会奖“生命科学或医学奖”得主、美国科罗拉多大学博尔德分校生物化学讲席教授卡罗琳·卢格在演讲分享了其团队在组蛋白起源与演化方面的研究发现。论坛现场，卡罗琳・卢格教授用一个生动的比喻，将听众带入生命科学微观世界的 “信息管理难题”。这次演讲的核心，在于解开 “组蛋白” 的神秘面纱——这个让 DNA 有序储存、保护基因组的关键分子，藏着怎样的生命演化密码？
卡洛琳·卢格先从人体自身的需求说起：DNA是生命的“信息手册”，但线性储存的方式，给细胞分裂、信息读取带来诸多麻烦，“就像过去的磁带，要防止损坏、缠结，还要精准复制”。在真核生物中，DNA与组蛋白形成核小体，进而组装成染色质，这是实现DNA高效压缩、保护、复制和选择性读取的核心。“可问题来了：构成复杂生物体的染色质的‘起始工具包’，从何而来？” 这个疑问，成了她团队研究的起点。
为寻找答案，卡洛琳·卢格的研究触角伸向了生命演化的 “源头”—— 古菌。在对古菌的研究中，团队发现了病毒编码的组蛋白。这些病毒利用自身组蛋白在宿主细胞内构建“病毒工厂”，以利于其转录、复制和组装。结构分析显示，病毒核小体与真核生物核小体形态相似，且表现出更高的稳定性。“为何病毒需要组蛋白？这种包装机制是否普遍？”这些问题，让研究不断深入。
“古菌生活在各种极端环境中，基因组比人类小得多，但它们的染色质与人类染色质有惊人相似之处。” 卡洛琳·卢格解释，古菌的组蛋白最初仅承担 “保护功能”，帮助基因组适应恶劣环境，“而且它们会根据环境调整组蛋白策略，非常灵活。”随着演化，组蛋白逐渐发展出表观遗传学功能，这正是当前医学研究的热点，“对治愈疾病有重要意义。”
值得一提的是，这些最令人意外的发现，原本来自 “被教科书忽视” 的细菌。“每本生物化学教科书都说，细菌用其他蛋白保护 DNA，没有组蛋白。” 但卡洛琳·卢格的团队研究了近 1.8 万种细菌后，发现一种特殊的细菌，其名字直译过来叫作 “吃细菌的细菌”—— 它以自由游动的攻击形态存在，找到猎物后分泌酶消化对方，再利用营养快速繁殖，“这种细菌高度表达一种类组蛋白，与人类、古菌的组蛋白同源性约20%”。卡洛琳·卢格说，通过解析晶体结构，团队发现这种组蛋白与DNA结合的方式，与人类、真核生物的DNA组蛋白结合方式恰好相反。
在此基础上，卡洛琳·卢格还有提出了许多疑问，比如为什么病毒用组蛋白自我保护？这种机制能否帮助科学家开发新药吗？
“遗憾的是，我们仍未找到这些问题的答案。研究古菌、病毒、细菌中的组蛋白，看似是‘无用之功’，但不断向未知发问，这正是基础研究的魅力。在生命科学领域，好奇心始终是重大发现的基础。”在卡洛琳·卢格看来，这些看似 “天马行空” 的疑问，指引着基础研究的方向。“研究可能失败，但失败是自然的，如果所有答案都可预测，研究就失去了意义。”
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