人類的進(jìn)化或許從未停止

2016年08月18日訊 自然選擇是難以追上的，正如達(dá)爾文所說，一粒米的平衡都將會(huì)決定誰生誰死，而糧食的平衡就是選擇的成本，在人類進(jìn)化歷史中，自然選擇的代價(jià)往往就隱藏在了每年全世界死亡和出生的數(shù)百萬人中，每個(gè)人都會(huì)死亡，但很多人在年輕的時(shí)候就不幸離世了，這些人或多或少是因?yàn)樘囟膊?、交通事故、藥物過量而死亡，而這些死亡原因同基因活性相聯(lián)系通常具有很大挑戰(zhàn)，同樣地，僅僅通過比較父母親和其后代基因的差別，以及大家族和小家族基因的差異，我們就能夠理解在個(gè)體出生時(shí)自然選擇是如何發(fā)揮作用的。

6年前，耶魯大學(xué)的研究者Stephen Stearns及其同事對(duì)馬薩諸塞州的弗雷明漢（Framingham）進(jìn)行了長時(shí)間的研究調(diào)查，目的就是對(duì)多基因研究人群進(jìn)行評(píng)估，來確定是否自然選擇的效應(yīng)可以被有效進(jìn)行辨別。在過去70年里，從事公共健康的研究人員一直對(duì)弗雷明漢鎮(zhèn)的居民進(jìn)行監(jiān)測(cè)，研究者記錄下了研究研究對(duì)象的關(guān)鍵統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、血糖及膽固醇水平，希望能夠理解引發(fā)人群患心臟病的因素，隨著研究對(duì)象年紀(jì)的增長，研究者就開始對(duì)研究對(duì)象的兒女以及孫子輩進(jìn)行研究，相關(guān)的研究記錄就可以提供從1948年以來美國人群的健康信息。

當(dāng)研究者Stearns等人對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后，他們發(fā)現(xiàn)了自然選擇正在發(fā)生的很多證據(jù)，相比高個(gè)女性而言，低個(gè)女性往往有更多的后代，而且相比體重較輕的女性而言，體重較重的個(gè)體往往也有更多的后代；對(duì)于男性而言，身高和體重和其生育能力并沒有關(guān)聯(lián)，而在男性和女性中高血糖或低血糖讀數(shù)和后代較少有一定的關(guān)聯(lián)，同時(shí)個(gè)體在生育其第一個(gè)孩子時(shí)的年齡似乎也會(huì)影響其一生的生育能力，生育第一個(gè)孩子時(shí)較年輕的個(gè)體往往擁有更多的家庭成員。

那么還有其它因素可以對(duì)人群進(jìn)化進(jìn)行塑造嗎？生育時(shí)的年齡的確能夠被文化因素所影響，為了獲取更多詳細(xì)的信息，研究者就需要將多種特性記錄同基因自身相結(jié)合來進(jìn)行深入研究，這類研究對(duì)于科學(xué)家們而言目前已經(jīng)變得有可能進(jìn)行了。比如上個(gè)月，哈佛大學(xué)的研究人員Jonathan Beauchamp就對(duì)招募進(jìn)健康與退休研究（Health and Retirement Study）計(jì)劃中的個(gè)體（居住在美國的歐洲后裔）進(jìn)行研究，他們將基因突變體同相對(duì)壽命繁殖成功率（rLRS）進(jìn)行對(duì)比，rLRS代表著個(gè)體所擁有的生物后代個(gè)體的數(shù)量；研究者Beauchamp發(fā)現(xiàn)，進(jìn)化會(huì)選擇性地對(duì)抗個(gè)體接受教育的程度，同時(shí)促進(jìn)女性月經(jīng)初潮的較高年齡，盡管研究者指出，文化和環(huán)境的因素會(huì)重寫自然選擇的效應(yīng)，但這將會(huì)繼續(xù)讓人類不斷進(jìn)化。

研究者在血液中發(fā)現(xiàn)了人類自然選擇的首個(gè)確鑿證據(jù)，B型血在中亞地區(qū)比較常見，但在其它地區(qū)卻非常罕見，除了ABO血型系統(tǒng)，研究者還鑒別出了新的血型，而且每一種都有著特殊的地理分布，其中一種最極端的血型就是達(dá)菲血型，其有三種不同版本或等位基因（好像ABO系統(tǒng)），其中一種類型為“無效”（null）達(dá)菲血型，這種血型在撒哈拉以南非洲地區(qū)95%以上的人群中都存在，但在祖先來自世界其它地區(qū)的人群中卻非常罕見。

除了血液類型，研究者還調(diào)查了血液病和血液異常情況的進(jìn)化，其中一種最有趣的就是葡萄糖-6-磷酸脫氫酶的缺失 （glucose-6-phosphate dehydrogenase），G6PD可以幫助維持紅細(xì)胞的功能，該酶水平不足會(huì)偶然間引發(fā)嚴(yán)重甚至致死性的健康問題，但其最著名的是會(huì)引發(fā)酶類缺失患者對(duì)蠶豆產(chǎn)生反應(yīng)；其它的血液類型包括鐮狀細(xì)胞遺傳性狀、血紅蛋白產(chǎn)生量減少、溶血性貧血及產(chǎn)生異常的血紅蛋白。通過檢測(cè)這些狀況出現(xiàn)的頻率，研究者發(fā)現(xiàn)，這些變化往往會(huì)同歷史上常見的瘧疾爆發(fā)區(qū)域相一致，深入研究后研究者揭示了血紅蛋白的微小改變?nèi)绾巫璧K瘧原蟲破壞紅細(xì)胞，而達(dá)菲血型無效等位基因則可以幫助攜帶者抵御瘧疾，該基因的FYA和FYB版本可以導(dǎo)致紅細(xì)胞表面的分子在炎性反應(yīng)中發(fā)揮作用，但卻會(huì)提供一種用來攻擊間日瘧原蟲的新方法，缺失這些分子的人群則會(huì)避免間日瘧原蟲的感染。

當(dāng)血液類型和異常的分布成為在近代人群中鑒別出的首個(gè)進(jìn)化模式后，或許最著名的就是人們?cè)趮雰浩谝院笙霈F(xiàn)的消化牛奶的能力了，來自人類和其它類型哺乳動(dòng)物乳汁中大約30%的卡路里都來自乳糖，而且利用乳糖中儲(chǔ)存的能量機(jī)體的消化系統(tǒng)才能夠?qū)⑷樘欠纸鉃閮蓚€(gè)化學(xué)亞基：半乳糖和葡萄糖，這種化學(xué)反應(yīng)是通過乳糖酶來催化完成的，在大多數(shù)物種中，乳糖酶僅僅在斷乳前的個(gè)體機(jī)體中表達(dá)，這就會(huì)使得成年人往往不能消化乳糖。

乳糖耐受性是近代人類遭遇的最大挑戰(zhàn)，而且研究人員通過對(duì)直接來自古老骨骼殘留物中的DNA分析來調(diào)查乳糖耐受產(chǎn)生的機(jī)制，首先進(jìn)行這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的就是來自古騰堡大學(xué)（Johannes Gutenberg University）的科學(xué)家；在7000年前，歐洲古老的祖先通過捕獵、打漁及“聚會(huì)”（gathering）來生活，其并不進(jìn)行耕種或是馴養(yǎng)動(dòng)物，對(duì)這些人群的殘留物進(jìn)行基因測(cè)序分子也從未得到關(guān)于乳糖耐受性的相關(guān)證據(jù)，僅僅當(dāng)人類開始養(yǎng)牛后才會(huì)產(chǎn)生促進(jìn)乳糖耐受性上升的基因突變。一旦在遠(yuǎn)古人群中出現(xiàn)這種狀況，患乳糖耐受性的人群就會(huì)以每一代10%的比率進(jìn)行增長。

實(shí)際上，乳糖耐受性出現(xiàn)的頻率在某些地方，甚至是過去2000年里一直處于不斷上升的狀態(tài)，來自斯坦福大學(xué)的研究人員在一項(xiàng)最新研究中就對(duì)來自英國超過3000份人類基因組樣本進(jìn)行分析來觀察乳糖耐受性基因的選擇性效應(yīng)，他們發(fā)現(xiàn)，從羅馬時(shí)代開始，乳糖耐受性就已經(jīng)成為英國人群中最大的單一改變了，而且相比基因組中的其它任一等位基因而言，乳糖耐受性發(fā)生的頻率都會(huì)不斷增加。

乳糖酶的例子聯(lián)系著人群和其對(duì)文化的創(chuàng)新，但其中一個(gè)重要方面卻是有誤導(dǎo)性的，同時(shí)也是不太好理解的，并不像乳糖耐受性，許多人類機(jī)體的特性并不是單一基因作用的產(chǎn)物，而是多個(gè)基因互相作用的結(jié)果，因此對(duì)人類的這些特性進(jìn)行研究似乎就顯得有些困難了。

膚色就是一個(gè)典型的例子，其中人群間最明顯的生理性差異，膚色可以被超過24個(gè)基因所影響，這些基因可以產(chǎn)生黑色素并且調(diào)節(jié)不同組織中黑色素的水平，當(dāng)然這些基因的改變會(huì)干擾機(jī)體中真黑素的產(chǎn)生，從而使得皮膚攜帶大量泛紅的色素-褐黑素，導(dǎo)致多種膚色及顏色模式的出現(xiàn)，不如雀斑；盡管存在復(fù)雜的遺傳特性，但膚色往往會(huì)與進(jìn)化模式保持一致，祖先居住在熱帶地區(qū)的人們更趨向于擁有較深膚色，而居住在北方和南方的人們的膚色就趨向于淺一些。

其它類型的人類膚色也在不斷進(jìn)化之中，在最近的一項(xiàng)研究中，研究者Field及其同事通過研究發(fā)現(xiàn)，和皮膚及眼睛色素相關(guān)的多個(gè)基因在英國人的祖先機(jī)體中會(huì)明顯增加，這些特性包括和眼睛藍(lán)色相關(guān)的一個(gè)基因，以及在金發(fā)人群中發(fā)現(xiàn)的兩個(gè)基因，從羅馬時(shí)代開始英國人就經(jīng)歷著大范圍的移民，但人群中的遺傳改變卻并不因移民而變化。身高是近些年人類持續(xù)進(jìn)化的另一個(gè)復(fù)雜特性，北歐人略高于南歐人，通過分析兩種人群的基因差異，研究者發(fā)現(xiàn)，其身高的差異主要是由自然選擇來驅(qū)動(dòng)的，即在過去2000年里居住在北方的人群往往有著較高的身高，然而這種趨勢(shì)并非在全世界都是這樣的，研究者在美國進(jìn)行的研究發(fā)現(xiàn)，在過去幾十年里，低個(gè)子女性往往有著較好的生育優(yōu)勢(shì)；同時(shí)在岡比亞進(jìn)行的一項(xiàng)研究結(jié)果表明，高個(gè)子女性有著較多的后代。

如果所有最近的自然選擇有共同點(diǎn)的話，那么我們今天看到的周圍出現(xiàn)的許多人類多樣性或許都是最近才出現(xiàn)的，每個(gè)個(gè)體中超過90%的遺傳性都來自于10萬年前的撒哈拉以南非洲地區(qū)，15年前，許多科學(xué)家們就發(fā)現(xiàn)人類的進(jìn)化或?qū)⒅饾u結(jié)束，大約在700萬年前，同我們的共同祖先黑猩猩和矮黑猩猩發(fā)生背離后，人類就經(jīng)歷了機(jī)體尺寸、飲食、行為和大腦尺寸的巨大變化，巨大的進(jìn)化創(chuàng)新標(biāo)志著人類直立行走、使用工具、文化及語言發(fā)展的開始，而所有的這些都是在10萬年前發(fā)生的。

從化石記錄上我們可以看到一種戲劇性的畫面，很多科學(xué)家們就推測(cè)，人類史前史的最后階段是相當(dāng)乏味的，縱觀大部分的基因組，世界上各個(gè)地方的人群都非常相似，而且現(xiàn)代人在文化和語言上都發(fā)生了相當(dāng)深遠(yuǎn)的改變，但是這些差異大部分都已經(jīng)被研究了。盡管如此，全世界的人類也都經(jīng)歷著非常不同的選擇性壓力，實(shí)際上存在的文化差異似乎可以加速某些種類的進(jìn)化改變，對(duì)動(dòng)物的馴化往往會(huì)導(dǎo)致乳制品被發(fā)明。

進(jìn)入新的生態(tài)系統(tǒng)往往要求來自不斷增長人口的新適應(yīng)，即從居住在高緯度淺膚色的人群維持維生素D的產(chǎn)生到居住在高海拔地區(qū)人群的氧氣代謝的改善。

自然選擇是變幻無常的，確保我們能夠在祖先環(huán)境中生存的行為或許在現(xiàn)今狀況下并不具有優(yōu)勢(shì)，人類基因組在過去幾千年里如何發(fā)生改變的新證據(jù)就意味著一系列大量關(guān)鍵性的進(jìn)化改變，而這就使得我們的某些生物學(xué)特性能夠同祖先區(qū)分開來，今天毫無疑問，我們一直處于進(jìn)化之中。

本文地址:http://m.mcys1996.com/jiankang/304465.html.

聲明： 我們致力于保護(hù)作者版權(quán)，注重分享，被刊用文章因無法核實(shí)真實(shí)出處，未能及時(shí)與作者取得聯(lián)系，或有版權(quán)異議的，請(qǐng)聯(lián)系管理員，我們會(huì)立即處理，本站部分文字與圖片資源來自于網(wǎng)絡(luò)，轉(zhuǎn)載是出于傳遞更多信息之目的,若有來源標(biāo)注錯(cuò)誤或侵犯了您的合法權(quán)益，請(qǐng)立即通知我們(管理員郵箱：douchuanxin@foxmail.com)，情況屬實(shí)，我們會(huì)第一時(shí)間予以刪除，并同時(shí)向您表示歉意,謝謝!

上一篇: 深度解析人類基因組中的加速進(jìn)化區(qū)

下一篇: Nat,Med：CRISPR基因編輯···