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單細胞與多細胞生物：它們的必要基因有何不同？
在生物學的世界中，基因的功能對於生物的生存和繁衍至關重要。研究表明，必要基因是指在特定環境下，生物生長和繁殖所需的基因。然而，這些基因的重要性往往取決於生物所處的環境。例如，有一種基因專門用來消化澱粉，只有在澱粉作為唯一能源的情況下才被視為必要。隨著科學家們進行一系列系統性的實驗來識別那些對生命維持絕對必要的基因，這項研究隨著時間的推移而持續深入。
最近的研究結果顯示，細菌所需的絕對必要基因數量約為250至300個。
針對單細胞生物來說，這些必要基因主要與三個基本功能有關，包括遺傳信息處理、細胞外膜的維持、以及能量生成。這些基因不僅有助於核心代謝的維持，還參與了DNA的複製、基因的翻譯、細胞結構的維護及物質的代謝通道運作。然而，在多細胞生物中，必要基因則顯得更加複雜，這些基因主要涉及細胞之間的通信和發展。此外，與單細胞生物不同，病毒的必要基因主要集中在遺傳信息的處理和維護上，它們缺少多數的代謝必需基因，因此必須依賴宿主的代謝機制來生存。
大多數基因不是必需的，但提供選擇性優勢並提高生存適應性，因此絕大多數基因不是必需的。
基於對細菌的基因組進行的全基因組研究，科學家們所用的兩種主要方法包括基因的有針對性的刪除和利用轉座子進行隨機突變。在直接刪除法中，已註解的單個基因將從基因組中完全刪除，而在轉座子介導的突變中，轉座子隨機插入基因組中的多個位置，目的是擾亂所針對基因的功能。這些方法使實驗人員能夠識別與生存密切相關的必要基因。
在真核生物的研究中，如酵母菌，15%至20%的基因是必要的。而在其他多細胞生物如哺乳動物中，由於技術上的困難，以及一系列基因功能複雜性，使得這類研究的結果不那麼明晰。透過基因敲除實驗，人類的必要基因雖難以驗證，但自然而然的突變已幫助識別出能導致早期胚胎或後期死亡的基因突變。
許多基因在基因突變的情況下可能會導致嚴重的疾病，這些突變已在數據庫中進行了編碼。
與細菌和真核生物相比，病毒的必要基因數量在分析中顯示出更高的變異性。例如，人類巨細胞病毒擁有41個必要基因，而在Vaccinia Virus中有93個基因對於病毒複製至關重要。不同病毒間的基因組成可以為疫苗設計和抗病毒療法提供潛在的靶點。
隨著量化基因必要性分析的出現，科學家發現某些基因在特定條件下雖然不是絕對必需，但在多樣的環境中，基因突變可能導致不同程度的功能損失。這類現象使得科學家們對於“必要性”的認識愈加深刻。
許多基因在特定的條件下是有條件必要的，這意味著基因的必要性可能根據外部環境及內部基因背景而變化。
因為某些基因的功能會因外部環境而變化，因此要理解基因的必要性變得尤為重要。例如，當某種氨基酸如賴氨酸供應至細胞，則普遍被認為是製造該氨基酸的基因便變得不再必要。這類現象在寄生性細菌中尤為明顯，因為這些微生物往往失去代謝必需基因，並依賴宿主提供的營養。
隨著近年基因複製過程和替代代謝途徑的發現，許多基因可能會因重複而產生冗餘，這意味著單一基因的非必要性可能會被平行的冗餘基因所弥补。這些現象提示我們：群體基因的生存可能受到多樣化基因組合的影響。
在細菌中，必要基因的保守性通常高於非必要基因，隨著物種演化，某些基因的必要性會顯著不同。
從實驗角度來看，對必要基因的研究依舊受到許多局限，因為這些基因一旦失活便會導致生物的死亡。但有些情況下可以透過對單個功能基因的選擇性突變來進行研究。這樣的變化提供了更多機會讓研究人員更深入地了解基因的功能及其在受限情況下的角色。
回顧過去的研究，實驗室對必要基因的重複篩選結果往往存在著差異，這意味著環境條件的不同或突變的選擇可能導致相對的基因數量不同。這種不確定性進一步引發了科學界對於必要基因的理解和研究的反思。
當然，基因的必要性和功能對生物的生存發展至關重要，但是否還有更深層次的理解在等待著我們去探索，這是值得我們深思的問題?
