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在与内田りさ生长相关的基因中,科学家看到了人类历史的曙光

生物 2023-02-23 11:21:37

由布法罗大学制作 信息图显示,一些现代人有GHRd3缺失,而研究的所有四个古人类——三个尼安德特人和一个丹尼索瓦人——都有缺失

学分:学分:丽贝卡·法纳姆/玛丽·斋藤/布法罗大学

整合基因组查看器生成的基因组装配图(IGV

org/doc/IGVdesktop)

一项新的研究深入探讨了人类生长激素受体基因的进化和功能,并询问人类历史上是什么力量推动了这一至关重要的DNA片段的变化

这项研究通过多种途径表明,基因的缩短版本——一种被称为GHRd3的变体——可能有助于人们在资源稀缺或不可预测的情况下生存

调查结果将于9月10日公布

24人在科学进展

这项研究讲述了这样一个故事:GHRd3大约出现在100-200万年前,很可能是现代人类祖先以及尼安德特人和丹尼索瓦人基因的压倒性优势版本

然后,“在过去的5万年左右,这种变异变得不那么普遍,在我们研究的东亚人群中,这种变异的频率大幅下降,在过去的3万年里,我们看到估计的等位基因频率从85%下降到15%,”布法罗大学进化生物学家奥马尔·戈克库门说

“所以问题变成了:为什么?这种变体过去受青睐吗,最近又失宠了吗?还是我们所观察到的只是基因组复杂性中的一个暂时现象?” 这项研究为GHRd3的功能提供了新的见解,可能有助于解释为什么会发生这些进化变化,表明该变体可能有助于应对营养压力

博士戈克库门说:“我们认为这种变异在饥饿时期是有益的,这是大多数人类进化的情况。”

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,UB文理学院生物科学副教授

关于GHRd3在最近人类历史上的重要性逐渐下降,他推测,“也许过去5万年来快速的技术和文化进步创造了一个缓冲区,可以抵御过去让GHRd3如此有利的一些资源波动

" 博士玛丽·斋藤说:“GHRd3很有趣,因为它是一种非常常见的缺失,在人类中你我之间是可变的。”

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挪威生命科学大学终身研究员,曾在UB的Gokcumen实验室担任博士后研究员

“通常,这类重要的基础基因不会在人与人之间发生变化,甚至在其他动物中也高度保守

" 这项工作由斋藤领导;斯凯勒·雷森德兹博士

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,最近从UB生物科学专业毕业,现为UB雅各布斯医学和生物医学科学学院生物医学信息学博士后;穆秀倩,医学博士,博士

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,UB雅各布斯学院和罗斯眼科研究所眼科副教授;戈克库门

一个国际合作团队在这项研究中贡献了观点,将先进的群体遗传学方法与小鼠模型的研究相结合,以了解遗传变异体的复杂历史和功能

GHRd3可能的功能的详细研究 生长激素受体基因在控制身体对生长激素的反应中起着重要作用,有助于激活导致生长的过程

为了研究基因的进化史,科学家们研究了许多现代人的基因组,以及四个古代人类的基因组——三个来自世界不同地方的尼安德特人,一个丹尼索瓦人

(四个都有GHRd3变体

) 该团队还研究了GHRd3的现代功能

例如,研究人员发现,GHRd3变体与一组忍受并幸存于严重营养不良的儿童的更好结果相关

此外,对老鼠的研究支持了GHRd3有助于调节身体对食物短缺的反应的观点

研究发现,带有这种变异的雄性老鼠与食物获取量减少的老鼠有一些生物学上的相似之处——这些特征可能有利于在营养压力下生存

当科学家将含有GHRd3的雄性小鼠置于低热量饮食中时,这些动物在2个月大时比没有这种变体的小鼠小

这在营养紧张的时候可能是有益的,因为较小的身体需要较少的食物

因为GHRd3对雌性小鼠的影响没有那么明显,所以携带这种变异体的雄性和雌性小鼠在低热量饮食下最终大小相同(通常,雄性明显大于雌性)

“我们的研究指出了一种常见基因变异的性别和环境特异性效应

在小鼠中,我们观察到Ghrd3在热量限制下导致雄性肝脏中几十个基因的“雌性样”表达模式,这可能导致观察到的尺寸减小,”斋藤说

“体型已经变小的雌性如果减肥,可能会遭受负面的进化后果

因此,这是一个合理且非常有趣的假设,即一种可能影响对营养压力反应的基因变异已经以性别特异性的方式进化了,”穆说

雷森德兹说:“尽管这种独特的基因缺失在人类群体中很普遍,但在任何其他生物物种中都没有观察到。”

“这让学习变得困难

然而,科学进步现在给了我们以有针对性的方式编辑基因组的能力

这使我们能够生成一个包含缺失的小鼠模型,以便我们能够以可控的方式密切观察其影响

" Gokcumen说:“这是一个对人类进化进行研究的激动人心的时刻,在这里,现在有可能整合来自古代基因组的数据、基因编辑技术和先进的数学方法,以其混乱的荣耀讲述人类的故事。”

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