必需的基因
基因，是基本的遺傳單位，生物要靠著很多基因共同表現，才能正常運作，然而同一種生物的不同基因，彼此間影響力卻不相等。生物沒有一些基因仍無關緊要；但假如缺乏某些基因卻會導致無法生存，這類為數不少、不算罕見的基因就被稱為「必需基因（essential gene）」。
自私的基因
還有一種狀況比較特殊，叫作「自私基因（selfish gene）」（或自私的遺傳物質，selfish genetic element），許多人或許是由 40 多年前理查．道金斯的科普名作《自私的基因》知悉此一名詞。
比起 40 年前，今日學界對於自私基因認識更多。自私基因廣義的定義是，它本身不影響個體生存、繁衍的利益，若存在此一基因，卻會增加它被傳遞到後代的機率。最極端的狀況下，只有配備自私基因的個體才能生存，並繼續繁衍後代，若是後代沒有這個基因就不能存活；自私基因如此能確保自己不會被淘汰，生生不息、繁榮昌盛。
科學家已經在多種生物中，觀察到自私基因存在。比方說，一些果蠅品系後代的兩性比例嚴重失衡，雌性多過雄性，甚至極端到只有女生，沒有男生（乍看之下果蠅的性別比例好像無關緊要，不過想想看，假如是人類社會的女男失衡呢？）。常用於研究的模式生物之一：秀麗隱桿線蟲（Caenorhabditis elegans），也已知有個自私基因 peel-1，以及與之對抗的 zeel-1。最近科學家報告，線蟲其實還有另一個自私基因，而且又與「必需基因」有關？[1][2]
看似必需，實則自私的基因
秀麗隱桿線蟲有許多品系，實驗室常用的是 N22，與其他同類交配、生寶寶都沒有問題。然而用 N22 與夏威夷採集到的品系 DL238 進行情慾交流實驗時，後代無法正常長大的機率卻會大增。
進一步定序基因組後發現，成功長大的後裔，第三號染色體上頭有一段，所有個體都是源自 N22，沒有人來自 DL238。由於子代會隨機獲得親代的 DNA 片段，所以這現象表示，所有那段序列繼承到 DL238 親代的個體，通通死掉了。
毛利小五郎。來源：Wiki
該序列中有一個已知的必需基因 pha-1，之前研究認為，它和咽部（pharynx）發育有關；令人驚訝的是，來自夏威夷的線蟲 DL238 竟然沒有這個基因。看來真相很清楚了，混血的線蟲之所以死亡，兇手就是因為他們沒有必需基因！（毛利小五郎調）
可是不對啊，必需基因的意思是，沒有它就會死掉，但是 DL238 同樣也是秀麗隱桿線蟲，然而他們即使沒有 pha-1，依然活得好好的？可見，真相顯然沒有這麼簡單。（柯南調）
自私組合：毒藥與解毒劑
已經知道儘管缺乏 pha-1 會致死，卻能透過抑制 3 個基因來克服：sup-35、sup-36、sup-37。經比對 DNA 序列後發現，DL238 線蟲的 sup-36 和 sup-37 兩個基因並無變化，sup-35 基因卻跟 pha-1 一樣也不存在，所以缺乏必需基因 pha-1 仍然能活的理由，似乎是因為沒有 sup-35。可是，為什麼？
深入調查後，事情出乎意料，導致線蟲死亡真正的兇手，竟然是 sup-35！當胚胎發育時，胚胎中會有繼承自母體的 RNA，轉譯出蛋白質執行工作。而小線蟲源自母體的 sup-35 基因產物卻會搞破壞，讓線蟲無法長大。好在一般線蟲擁有 pha-1 能夠解決，而混血後裔的死因，是因為他們只繼承到有毒的 sup-35，卻沒有 pha-1 救援。
案情急轉直下，本來以為 pha-1 是對線蟲發育不可或缺的必需基因，這下卻發現它其實對發育不重要，實際功能反而是讓帶有自私基因的個體－也就是每一隻線蟲，能順利活下去。sup-35 與 pha-1，形成了一對超級自私的組合。
彷彿偵探故事的情節：主人大宴賓客，想要謀害其中一人，卻又不想自己受到懷疑，於是主人把毒藥加進主菜，讓每位參加者，包括自己都能吃到，再安排加入解毒劑的甜點，使每位賓客都能沒事，除了沒能吃到甜點的被害者以外。
因為自私，變得必需，這種案例還有多少？
自私基因演化出各種方式，讓自己比其他遺傳物質，有更高機率被世世代代傳承下去，而 sup-35 與 pha-1 是個特殊的例子。
像 sup-35 作用如此極端的自私基因，原本命運必定是遭到淘汰，因為遺傳到這款「毒藥」的線蟲必死無疑，根本無法正常長大，遑論散佈到整個族群。然而，有了「解毒劑」pha-1 就不一樣了，只要線蟲同時配備一套毒藥與解毒劑，小線蟲就能健康快樂的長大、生小孩，接著繼續將毒藥與解毒劑世代傳承下去，讓整個族群成為自私基因的載體。
這麼奇特的狀況，是如何產生的？
搜尋各地的秀麗隱桿線蟲後，研究者發現，還有美國加州的 QX1211，以及紐西蘭奧克蘭 ECA36 的 2 個品系，狀況和夏威夷的 DL238 一樣，都沒有 sup-35 與 pha-1。有趣的是，其他種線蟲也都沒有這 2 個基因，意謂這對毒藥與解毒劑，是在秀麗隱桿線蟲與親戚們分家以後，才獨自演化出的特徵。
此一發表於頂尖期刊《Science》的論文，作者最後提出至少 2 點啟示。第一，秀麗隱桿線蟲是模式生物，普遍用於各式研究目的，許多研究者早已習慣用它回答，與解釋千變萬化的問題。然而若是只專注於實驗室的慣用品系，沒有野外採集，不可能取得如此驚喜的重大發現。研究自然族群的變異，仍有很高的學術價值。
第二，透過改造基因後，觀察胚胎能否繼續順利發育，科學家偵測到數目非常多的必需基因。然而這些基因，是真的有其發育、生理或其他關鍵的功能而必需，亦或只是如 pha-1 般，是由於其解毒劑的效果才顯得不可或缺？這是值得繼續深究的問題。
文 / 寒波
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參考文獻：
1.Ben-David, E., Burga, A., & Kruglyak, L. (2017). A maternal-effect selfish genetic element in Caenorhabditis elegans. Science, eaan0621.
2.Poisons, antidotes, and selfish genes
（作者部落格《盲眼的尼安德塔石器匠》、同名的粉絲團《同名的粉絲團》，歡迎參觀、拍打、與餵食）
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