一項(xiàng)巨大的基因研究正在試圖弄清楚人類(lèi)的基因突變?nèi)绾窝葑儯源藖?lái)如何擺脫那些會(huì)縮減人類(lèi)壽命的有害基因突變。
在PLoS Biology發(fā)表的這項(xiàng)研究分析了215,000人的DNA，這是人類(lèi)首次從宏觀(guān)層面上來(lái)分析基因在人類(lèi)一代二代之間怎樣更迭的大型研究之一。
為了確定人類(lèi)的基因組哪些會(huì)發(fā)生變化，研究人員們調(diào)用了英國(guó)和美國(guó)的大型遺傳數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行基因突變的研究，以此來(lái)確定突變?cè)诓煌挲g組之間的流行度。
科學(xué)家們通過(guò)測(cè)試等位基因的頻率是否隨年齡而變化，并在實(shí)實(shí)際過(guò)程中將考遺傳過(guò)程中的變異情況也納入到影響因素中來(lái)。
人類(lèi)突變基因的結(jié)果與人類(lèi)的壽命到底有著怎樣的聯(lián)系，科學(xué)家們通過(guò)研究得出來(lái)一下幾個(gè)結(jié)論：
1.隨著年齡增長(zhǎng)，有害基因突變被剔除
等位基因突變頻率隨年齡變化的曲線(xiàn)
紐約市哥倫比亞大學(xué)進(jìn)化生物學(xué)家Hakhamanesh Mostafavi說(shuō)道：“如果遺傳變異確實(shí)影響生存率，那么這些基因突變的頻率應(yīng)隨著幸存者的年齡而改變。”
攜帶有害遺傳變異體的人以更高的速度死亡，所以該變體在較老部分的群體中變得更少。
2.越長(zhǎng)壽的人基因突變存在概率越低
01越長(zhǎng)壽的人體內(nèi)單基因突變存在概率越低
Mostafavi和他的同事測(cè)試了超過(guò)800萬(wàn)個(gè)常見(jiàn)突變，發(fā)現(xiàn)已知存在的兩個(gè)基因突變似乎隨著年齡的增長(zhǎng)而變得逐漸稀少起來(lái)。
在整個(gè)基因組中，我們發(fā)現(xiàn)只有幾種對(duì)年齡特異性死亡率具有很大影響的常見(jiàn)變體：標(biāo)記APOEε4等位基因和接近CHRNA3。
與阿爾茨海默氏病密切相關(guān)的APOE基因的變體在70歲以上的婦女中很少發(fā)現(xiàn)。
與中年人群重度吸煙相關(guān)的CHRNA3基因突變也很少發(fā)現(xiàn)。
英國(guó)Biobank檢測(cè)單一遺傳變異對(duì)研究者父母年齡特異性死亡率的影響
多基因突變與年齡之間的關(guān)系
研究人員們發(fā)現(xiàn)：某些群體的遺傳突變可能并不能具體測(cè)量，但是他們一樣會(huì)威脅人類(lèi)的健康，比如哮喘，BMI指數(shù)（神高質(zhì)量指數(shù)），以及高膽固醇等，但是可能導(dǎo)致這些疾病突變的基因在預(yù)期壽命較長(zhǎng)的群體中，并不容易見(jiàn)到。
研究人員表示：沒(méi)有這些突變的人有生存的優(yōu)勢(shì)，更有可能長(zhǎng)壽。
這個(gè)發(fā)現(xiàn)可能并不能作為進(jìn)化的證據(jù)。
從進(jìn)化的角度來(lái)看，長(zhǎng)壽并不像繁殖那樣是自然選擇的目標(biāo)，大部分的群體都可以長(zhǎng)大成人，然后娶妻生子。因此在生殖年齡后發(fā)生的有害的基因突變可能會(huì)在進(jìn)化的眼中被視為是中性的，而不會(huì)被剔除。
“但是即便如此，在基因組中這樣的變異依舊會(huì)被剔除”，Mostafavi說(shuō)道，“進(jìn)化就像“除草”一樣，那些擁有這樣沒(méi)必要的基因突變，可能已經(jīng)通過(guò)就自然選擇淹沒(méi)在了歷史里，這就是我們研究揭示的結(jié)果之一。”
3.推遲青春期發(fā)育和繁殖時(shí)間的基因突變有利于壽命的增長(zhǎng)
而在這項(xiàng)研究中，最令人驚訝的研究結(jié)果是：發(fā)現(xiàn)推遲青春期和生育時(shí)間的基因突變?cè)陂L(zhǎng)壽人群中更為普遍！
“看到與延遲生育有關(guān)的基因的聯(lián)系是一件十分有趣的事情。”加利福尼亞斯坦福大學(xué)的遺傳學(xué)家喬納森·普里查德（Jonathan Pritchard）說(shuō)道，“我認(rèn)為這是一個(gè)非常好的研究。”
長(zhǎng)壽與晚育之間的聯(lián)系已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)，但是這些研究不能剔除財(cái)富和教育的影響，因?yàn)樯钏捷^高的人往往會(huì)選擇晚點(diǎn)生孩子。
最新的遺傳證據(jù)表明，Pritchard認(rèn)為生育與壽命之間存在著進(jìn)化的權(quán)衡。這項(xiàng)以前僅在其他動(dòng)物中進(jìn)行的研究近期被推廣到人類(lèi)的基因?qū)W研究中來(lái)。
4.關(guān)于壽命和基因突變的假說(shuō)
那么這些在人類(lèi)晚期出現(xiàn)的基因突變?yōu)槭裁磿?huì)使其基因適應(yīng)度降低呢？目前比較有說(shuō)服力的假說(shuō)有兩個(gè)。
01
第一個(gè)假說(shuō)：“祖母假說(shuō)”
對(duì)于男性來(lái)說(shuō)，可能活的壽命更久的話(huà)可以擁有更多的子孫，以此來(lái)提高自己基因的傳播度，但是歷史進(jìn)程不可能是這樣的。“祖母假說(shuō)”提供了一個(gè)相對(duì)合理的解釋?zhuān)盒掖嬗谑赖纳眢w健康的老年人父母可以照顧孩子和孫子，增加后代的存活率，以此來(lái)使基因保留下來(lái)和復(fù)制的機(jī)會(huì)增大。并且“祖母假說(shuō)”也可以解釋為什么人類(lèi)在絕經(jīng)后長(zhǎng)期存活。
02
第二個(gè)假說(shuō)：突變的前期有害性
基因突變的危害可能不僅僅是對(duì)于人類(lèi)晚期的危害，更為巧妙且不為人知的是：
這種有害的基因突變?cè)谌祟?lèi)的早期就已經(jīng)對(duì)后代產(chǎn)生了影響。
費(fèi)城賓夕法尼亞大學(xué)人口遺傳學(xué)家伊恩·馬蒂森（Iain Mathieson）說(shuō)道：“你需要非常大的樣本才能看到基因突變對(duì)于人類(lèi)生存變化的這些細(xì)微的影響，所以這也是為什么我們尚不清楚基因突變的機(jī)制對(duì)于人類(lèi)到底是如何影響的。”
研究人類(lèi)基因的不斷進(jìn)化是非常困難的。科學(xué)家們都希望選擇可以直觀(guān)察到的初代（爺爺輩）的基因的突變頻率，然后后跟蹤測(cè)量孩子的基因突變頻率，最好可以觀(guān)察到孫子輩。
英國(guó)牛津大學(xué)的統(tǒng)計(jì)遺傳學(xué)家吉爾·麥克維恩（Gil McVean）說(shuō)道： “這是一件很難做好的事情，我們需要大量的數(shù)據(jù)來(lái)支撐這樣的研究。”
參考資料：Massive genetic study shows how humans are evolving。
http://www.nature.com/news/massive-genetic-study-shows-how-humans-are-evolving-1.22565
原論文鏈接：Identifying genetic variants that affect viability in large cohorts。
http://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.2002458
