大规模基因研究揭示人类进化

人类进化以意想不到的方式改善健康。资料来源:伊拉·布洛克/NGC

一项旨在发现人类基因组如何进化的大规模基因研究表明，自然选择正在消除缩短人类寿命的有害基因突变。这项发表在《公共科学图书馆-生物学》杂志上的研究分析了21.5万人的脱氧核糖核酸(DNA)，也是第一项直接探索人类在一两代人的时间里是如何进化的研究。

为了确定人类基因组的哪些部分可能正在进化，研究人员在美国和英国的大型基因数据库中寻找突变——这些基因突变在不同的年龄组有很大的不同。对每个人来说，父母的死亡年龄被记录为生命长度的一种度量，或者在某些情况下是他们自己的年龄。

领导这项研究的纽约哥伦比亚大学进化生物学家哈哈曼尼斯·穆斯塔法维说:“如果一个基因突变影响了生存，它的频率将随着幸存者的年龄而改变。”携带有害基因突变的人死亡率较高，因此这种突变在老年人群中会越来越罕见。

Mostafavi和他的同事测试了800多万个常见的基因突变，发现随着年龄的增长，两个突变似乎变得不那么常见。一种是与阿尔茨海默病密切相关的APOE基因变体，这种疾病在70岁以上的女性中很少发现。然而，与男性重度吸烟相关的CHRNA3基因突变在中年人群中开始逐渐消失。研究人员认为，没有这些突变的人有生存优势，寿命更长。

这一发现本身并不能证明进化在起作用。从进化的角度来看，长寿不如生育能力强重要，这意味着许多孩子可以活到成年并生育自己的后代。因此，出生后影响的有害突变在进化中可能是“中性的”，而不是被选择的。

研究人员认为，如果是这样的话，基因组中仍然会有大量这样的突变。然而，穆斯塔法维指出，在如此大规模的研究中只发现了两个突变这一事实本身就有力地表明，进化正在“消除”它们，而其他突变可能已经通过自然选择从种群中消除了。

然而，为什么这些晚期突变会降低一个人的遗传适应性——他复制和传递自己基因的能力——仍然是一个悬而未决的问题。

研究人员认为，对于男性来说，寿命更长的人可以生更多的孩子，但这不太可能是全部。因此，科学家正在考虑长寿重要的另外两个原因。

首先，在身体健康的老年人中，父母可以照顾他们的子女和孙辈，这增加了后代生存和生育的机会。这有时被称为“祖母假说”，也可以解释为什么人类在绝经后会活得更长。

第二，在老年时明显有害的基因突变很可能在生命早期对健康有害。"你需要一个非常大的样本才能看到这些小效果."费城宾夕法尼亚大学的人口遗传学家伊恩·马蒂森说，这就是为什么还不确定是否是这样。

研究人员还发现，一些特定的基因突变群体(这些群体本身没有可测量的影响，但对健康构成威胁)在预期寿命较长的人群中似乎比预期寿命较短的人群中要少。这些基因突变可能导致哮喘、高体重指数和高胆固醇倾向。然而，最令人惊讶的是，研究人员发现一组基因突变导致青春期和生育能力的延长，而且这些突变在长寿人群中更为常见。

加利福尼亚斯坦福大学的遗传学家乔纳森·普里查德说，看到晚育的遗传关联非常有趣。此前，长寿和晚育之间的联系已经被发现，但这些研究不能忽视财富和教育的影响，因为两者水平较高的人倾向于晚育。最新的基因证据让普里查德相信，生育力和寿命之间存在进化平衡，这一点以前只在其他动物身上进行过研究。"事实上，在人类身上发现这种现象真的很酷."他说，“我认为这是一项非常好的研究。”

众所周知，研究人类正在进行的进化是非常困难的。英国牛津大学的统计遗传学家吉尔·麦克维恩说，想直接观察这一选择过程的科学家需要测量一代人的基因突变频率，然后在这一代人的所有后代中再次测量。更准确地说，他们需要在他们的孙辈身上再做一次。“这很难做到。”他说，“你需要一个非常大的样本。”(赵茜·Xi)

中国科学新闻(2017-09-13，第二版国际)