新研究關注人類生長激素受體基因的進化

據媒體報導,《科學進展》雜誌上的一篇論文關注了人類生長激素受體基因的進化。該研究深入研究了人類生長激素受體基因的進化和功能,並詢問人類過去的什麼力量可能推動了這塊重要的DNA的變化。研究表明,通過多種途徑,該基因的縮短版–一種被稱為GHRd3的變體–可能有助於人們在資源匱乏或不可預測的情況下生存。

新研究關注人類生長激素受體基因的進化

研究結果於9月24日發表在《科學進展》上。以下是該研究講述的故事。GHRd3出現在大約100萬-200萬年前,並且很可能在現代人的祖先以及尼安德特人和丹尼索瓦人中普遍存在。

然後,「在過去的5萬年左右,這個變體變得不那麼普遍,在我們研究的東亞人群中,你有一個大規模的變體頻率下降,我們看到在過去的3萬年中,估計的等位基因頻率從85%下降到15%,」紐約州立大學布法羅分校進化生物學家Omer Gokcumen說。「因此,問題變成了。為什麼?這個變體在過去受到青睞,而最近失去了進化的青睞?或者我們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,可能有助於解釋為什麼會發生這些進化變化,表明該變體在應對營養壓力方面可能是有用的。

紐約州立大學布法羅分校文理學院生物科學副教授Gokcumen博士說:「我們認為這種變體在有飢餓期的地方是有益的,人類進化的大部分時間都是如此。」關於GHRd3在近代人類歷史上的重要性減弱,他推測說:「也許過去5萬年的快速技術和文化進步對一些資源的波動產生了緩沖作用,這些波動使GHRd3在過去如此有利。」

「GHRd3很有趣,因為它是一個非常常見的缺失,在人類中你和我之間是可變的,」挪威生命科學大學終身研究員Marie Saitou博士說,他是Gokcumen實驗室在紐約州立大學布法羅分校的前博士後研究員。「通常情況下,這類重要的基本基因不會在人與人之間發生變化,甚至在其他動物中也是高度保守的。」

一個由合作者組成的國際團隊在這項研究中貢獻了自己的觀點,該研究將先進的群體遺傳學方法與小鼠模型的研究相結合,以了解一個遺傳變異體的復雜歷史和功能。

仔細觀察GHRd3的可能功能

生長激素受體基因在控制身體對生長激素的反應方面發揮著重要作用,幫助激活導致生長的過程。為了研究該基因的進化歷史,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–來自世界不同地區的三個尼安德特人,以及一個丹尼索瓦人。(所有四個人都有GHRd3變體。)

該小組還調查了GHRd3的現代功能。例如,研究人員發現,GHRd3變體與一群經歷了嚴重營養不良並存活下來的兒童的更好的結果有關。

此外,對小鼠的研究支持GHRd3有助於調節身體對食物匱乏的反應這一觀點。該研究發現,具有該變體的雄性小鼠與獲得食物機會減少的小鼠有一些生物相似性–這些特徵可能有利於在營養壓力下生存。

而且,當科學家給帶有GHRd3的雄性小鼠餵食低熱量飲食中時,這些動物在2個月大時比沒有該變體的同類小。這可能在營養緊張的時候是有益的,因為較小的身體需要更少的食物。

「我們的研究指出了一種常見遺傳變異的性別和環境特異性影響。在小鼠中,我們觀察到 Ghrd3 在熱量限制下導致雄性肝髒中數十個基因的『雌性樣』表達模式,這可能導致觀察到的體積減小,」 Saitou 說。

「體型已經較小的雌性如果體重減輕,可能會遭受負面的進化後果。因此,這是一個合理且非常有趣的假設,即可能影響對營養壓力反應的遺傳變異以性別特異性方式進化,」研究人員說。

Resendez稱:「盡管它在人類群體中很普遍,但在任何其他生物物種中都沒有觀察到這種獨特的基因缺失。這使得學習變得困難。然而,科學進步現在使我們能夠以有針對性的方式編輯基因組。這使我們能夠生成包含刪除的小鼠模型,以便我們能夠以受控方式密切觀察其影響。」

「對於人類進化研究來說,這是一個激動人心的時刻,現在可以整合來自古代基因組的數據、基因編輯技術和先進的數學方法,以完整地講述人類的故事,」Gokcumen 說。

來源:cnBeta