在與生長有關的基因中,科學家看到了人類歷史的曙光

來源: 生物360 / 作者: 2021-09-27
1

一項新的研究深入研究了人類生長激素受體基因的進化和功能,并詢問了人類過去的哪些力量可能導致了這一至關重要的 DNA 片段的變化。

這項研究通過多種途徑表明,該基因的一個縮短版本: 一種被稱為 GHRd3 的變體可能有助于人們在資源匱乏或不可預測的情況下生存。

研究結果將發表在 9 月 24 日的《科學進展》(Science Advances) 雜志上。

這項研究告訴我們: GHRd3 出現在大約 1-2 百萬年前,很可能是現代人類祖先以及尼安德特人和丹尼索瓦人的基因中占絕對優勢的版本。

然后,“在過去的 50000 年左右, 這種變體變得不那么普遍, 和你有一個巨大的減少頻率變體東亞人群我們研究, 我們看到估計等位基因頻率從 85% 滑落到 15% 在過去的 30000 年里,“說布法羅大學進化生物學家俄梅珥 Gokcumen。所以問題就變成了: 為什么? 這種變異是否在過去受到青睞,而最近卻不再受進化青睞? 或者,我們所觀察到的只是基因組復雜性中的一個小插曲?”

這項研究為 GHRd3 的功能提供了新的見解,這可能有助于解釋這些進化變化發生的原因,證明這種變異可能有助于應對營養壓力。

布法羅大學藝術與科學學院的生物科學副教授 Gokcumen 博士說:“我們認為這種變體在饑餓時期是有益的,這是大多數人類進化的情況?!?關于 GHRd3 在人類近代史上地位的下降,他推測,“也許在過去的 5 萬年里,快速的技術和文化進步已經為資源的一些波動創造了緩沖,而這些資源在過去使 GHRd3 如此有利?!?/p>

“GHRd3 很有趣,因為它是一種非常常見的缺失,在你我人類之間是可變的,” 挪威生命科學大學終身研究員、布托大學 Gokcumen 實驗室的前博士后研究員 Marie Saitou 博士說?!罢G闆r下,這些重要的基本基因不會在人與人之間發生改變,甚至在其他動物中也高度保守?!?/p>

這項工作由齋藤領導; 斯凱勒 · 雷森德斯博士 (Skyler Resendez),布法羅大學生物科學專業應屆畢業生,現為布法羅大學雅各布斯醫學院生物醫學信息學博士后; 穆秀茜,醫學博士,布法羅大學雅各布斯學院和羅斯眼科研究所眼科副教授; 和 Gokcumen。一個國際合作團隊在這項研究中貢獻了觀點,該研究將先進的群體遺傳學方法與小鼠模型研究相結合,以了解遺傳變異的復雜歷史和功能。

近距離觀察 GHRd3 可能的功能

生長激素受體基因在控制身體對生長激素的反應中起著重要作用,幫助激活導致生長的過程。

為了研究這種基因的進化史,科學家們研究了許多現代人的基因組,以及四種古人類的基因組——三種來自世界各地的尼安德特人和一種丹尼索瓦人。(這四個人都有 GHRd3 變異。)

研究小組還研究了 GHRd3 的現代功能。例如,研究人員發現,在一組忍受嚴重營養不良并存活下來的兒童中,GHRd3 變異與更好的預后有關。

此外,對老鼠的研究也支持這樣一種觀點,即 GHRd3 有助于調節身體對食物短缺的反應。該研究發現,攜帶這種變異基因的雄性小鼠與較少進食的小鼠在生物學上有一些相似之處,這些特征可能有助于在營養壓力下存活下來。

當科學家們將含有 GHRd3 的雄性老鼠喂食低熱量的食物時,這些老鼠在兩個月大時比沒有這種基因變體的老鼠體型更小。這在營養緊張的時候可能是有益的,因為較小的身體需要更少的食物。由于 GHRd3 對雌性小鼠的影響并不顯著,因此攜帶該基因變體的雄性小鼠和雌性小鼠在低卡路里飲食時,最終的體型是相同的 (通常情況下,雄性小鼠比雌性小鼠大得多)。

“我們的研究指出了一種常見的基因變異對性別和環境的特定影響。在小鼠中,我們觀察到,在熱量限制的雄性肝臟中,Ghrd3 導致數十個基因的‘女性樣’表達模式,這可能導致觀察到的尺寸減小,”Saitou 說。

“體型本來就較小的雌性,如果體重減輕,可能會遭受負面的進化后果。因此,這是一個合理且非常有趣的假設,即一種可能影響對營養壓力的反應的基因變異已經以一種特定的性別方式進化,”Mu 說。

雷森德斯說:“盡管這種獨特的基因缺失在人類中很普遍,但在任何其他物種中都沒有觀察到?!?這使得學習變得困難。然而,現在的科學進步使我們能夠以一種有針對性的方式編輯基因組。這使我們能夠生成包含這種缺失的小鼠模型,以便我們能夠以可控的方式密切觀察其影響?!?/p>

Gokcumen 說:“這是研究人類進化的激動人心的時刻,現在可以整合來自古代基因組、基因編輯技術和先進的數學方法的數據,來講述人類歷史的所有混亂輝煌?!?/p>

聲明:本網所有文章(包括圖片和音視頻資料)系出于傳遞更多信息之目的,且明確注明來源和作者,不希望被轉載的媒體或個人可與我們聯系(edit@bio360.net ),我們將立即進行刪除處理。所有文章僅代表作者觀點,不代表本站立場。