随着后基因组时代的到来和生物信息学的快速发展,基因组学的研究内容逐渐从由全基因组测序为目标的结构基因组学转向以基因功能鉴定为目标的功能基因组学。与此同时,还使得在全基因组中寻找一些共同的基因序列和原始基因组中遗留下来痕迹成为可能,并以此揭示生物进化的奥秘。在DNA双链中腺嘌呤与胸腺嘧啶的数量相等,鸟嘌呤与胞嘧啶的数量相等。在DNA双链上,互补的寡聚核苷酸对称的现象在双螺旋模型结构得到了很好的解释。DNA单链上也存在类似的链对称现象。链对称现象是指在足够长(如10 kb以上)的单链基因组序列中,单核苷酸和寡聚核苷酸的频率与其反向互补序列的频率很相近。DNA单链的链对称现象普遍存在于细胞生物的基因组序列中。链对称现象在基因组中能维持到多少阶的寡聚核苷酸,特别是高阶寡聚核苷酸,一直没有得到很好的回答。本文对2865个原核生物全基因组序列进行链对称分析,其中,包括206个古细菌基因组和2659个细菌基因组。将这2865个全基因组生成1个或30个随机序列作为对照组进行分析。首先,通过两种链对称指数分别对古细菌和细菌这两大类基因组的链对称性进行分析。然后,再通过两种字符串对称距离分别对古细菌和细菌这两大类基因组的链对称性进行总体的分析。这里的字符串对称距离是指Afreixo等提出的字符串对称距离1(WSD1)和本文新提出的字符串对称距离2(WSD2)。为了进一步研究基因组的高阶链对称水平是否与GC含量、单核苷酸的链对称指数、生物学上的分类地位有关,本文将所有的基因组分别按这三个标准进行分组;再通过字符串对称距离对各分组的高阶链对称性进行分析。最后,再用WSD2对21个具有代表性的原核生物全基因组的高阶链对称性进行逐个分析。结果表明,链对称指数只能从总体上反映出基因组的链对称性的变化趋势,即随着寡聚核苷酸的阶数增加,链对称指数逐渐下降,链对称程度也逐渐降低;Afreixo等提出的WSD1可能由于设计不够充分,不能很好地分析链对称性在基因组中维持到具体的寡聚核苷酸阶数;WSD2分析得到古细菌基因组的链对称性能维持到8-mers,细菌基因组的链对称性能维持到9-mers。通过WSD2分析和统计检验,基因组的高阶链对称水平与其自身的GC含量和单核苷酸的链对称指数密切相关,与其生物学上的分类地位基本无关。在选取的21个基因组的链对称分析中不仅得到与前面一致的结果,即基因组的GC含量和单核苷酸链对称指数对高阶链对称程度存在较大影响;而且,也说明了WSD2在研究单个基因组高阶寡聚核苷酸的链对称水平中所起的作用。因此,无论是多个基因组还是单个基因组,我们新提出的WSD2算法都可以较好地确定链对称性在基因组中维持到高阶寡聚核苷酸的阶数范围这个问题。这对于以后深入探索链对称现象的起源及生物学功能有较大意义。