原核生物的 DNA，并非全是环形

 

来源公众号：生物侯老师

在细胞世界里，真核生物的 DNA 大多以线性形式存在，染色体末端还带着端粒结构，像条有头有尾的线绳。而一提到原核生物，很多人会默认它们的 DNA 是环形的，仿佛这是区分原核与真核的标志性特征。但实际上，原核生物的 DNA 结构远比想象中复杂，环形并非其唯一形态。

一、多数原核生物的基因组 DNA 为环形

多数原核生物的基因组 DNA 确实是环形的。比如大肠杆菌的基因组，就像一个闭合的圆环，长度约 460 万个碱基对。这种环形结构能让 DNA 在复制时从起点向两个方向同时进行，效率极高，就像两位工匠从同一处出发，沿着圆环向相反方向打磨，很快就能完成复制工作。同时，环形 DNA 没有游离的末端，避免了线性 DNA 末端容易被核酸酶降解的问题，这对原核生物在多变环境中维持遗传稳定性至关重要。

二、部分原核生物存在线性 DNA

不过，有些原核生物的 DNA 会以线性形式存在。比如伯氏疏螺旋体，这种引发莱姆病的病原体，其基因组由 1 条线性主染色体和多个线性或环形质粒组成。它的线性 DNA 末端有着特殊的发夹结构，就像给绳子两端打了个结，既能防止 DNA 被降解，又能保证复制顺利进行。还有链霉菌，作为土壤中常见的放线菌，它的主染色体也是线性的，长度可达 800 多万个碱基对，这种线性结构可能与其复杂的形态分化和抗生素合成能力有关。

三、质粒的结构呈现多样性

除了主基因组，原核生物的质粒也呈现出结构多样性。质粒是独立于主染色体之外的遗传物质，多数质粒是环形的，能自主复制并携带抗生素抗性等特殊基因。但也有少数质粒是线性的，比如在一些链球菌中发现的线性质粒，它们的末端带有类似真核染色体端粒的重复序列，只是结构更简单。

四、DNA 结构多样性是适应环境的结果

原核生物 DNA 结构的多样性，是长期适应环境的结果。环形 DNA 适合在稳定环境中快速复制，保证遗传信息高效传递；而线性 DNA 可能更利于基因组的重组和扩增，帮助原核生物获得新的功能基因，应对复杂的生存挑战。比如链霉菌的线性染色体，能通过末端的重组交换获得外源基因，从而合成更多种类的抗生素，在与其他微生物的竞争中占据优势。

从进化角度看，原核生物 DNA 的环形与线性结构并非绝对的界限。有些原核生物在不同生长阶段还会出现环形与线性的转换，就像根据需求变换不同的工具。这种结构的灵活性，让原核生物在数十亿年的进化中不断适应环境变化，繁衍至今。

原核生物的 DNA 并非全是环形，环形是常见形态，但线性结构的存在打破了我们对其的固有认知。这些多样的 DNA 结构，就像原核生物为自己编写的不同生命密码，既保证了遗传信息的稳定传递，又赋予了它们应对环境的强大适应能力，展现了生命进化的奇妙与智慧。

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