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Nature:20万人基因数据揭露长寿大秘密!
作者:   来源:转化医学网   发布者:尹海华   日期:2017-09-08   今日/总浏览:12/1197

人类正在以意想不到的基因选择来适应新的社会变迁!

一项巨大的基因研究正在试图弄清楚人类的基因突变如何演变,以此来如何摆脱那些会缩减人类寿命的有害基因突变。

Nature将这篇文章推在首页

在PLoS Biology发表的这项研究分析了215,000人的DNA,这是人类首次从宏观层面上来分析基因在人类一代二代之间怎样更迭的大型研究之一。

为了确定人类的基因组哪些会发生变化,研究人员们调用了英国和美国的大型遗传数据库的数据来进行基因突变的研究,以此来确定突变在不同年龄组之间的流行度。

科学家们通过测试等位基因的频率是否随年龄而变化,并在实实际过程中将考遗传过程中的变异情况也纳入到影响因素中来。

人类突变基因的结果与人类的寿命到底有着怎样的联系,科学家们通过研究得出来一下几个结论:

1.随着年龄增长,有害基因突变被剔除

等位基因突变频率随年龄变化的曲线

纽约市哥伦比亚大学进化生物学家Hakhamanesh Mostafavi说道:“如果遗传变异确实影响生存率,那么这些基因突变的频率应随着幸存者的年龄而改变。”

携带有害遗传变异体的人以更高的速度死亡,所以该变体在较老部分的群体中变得更少。

2.越长寿的人基因突变存在概率越低

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越长寿的人体内单基因突变存在概率越低

Mostafavi和他的同事测试了超过800万个常见突变,发现已知存在的两个基因突变似乎随着年龄的增长而变得逐渐稀少起来。

在整个基因组中,我们发现只有几种对年龄特异性死亡率具有很大影响的常见变体:标记APOEε4等位基因和接近CHRNA3。

与阿尔茨海默氏病密切相关的APOE基因的变体在70岁以上的妇女中很少发现。

与中年人群重度吸烟相关的CHRNA3基因突变也很少发现。

英国Biobank检测单一遗传变异对研究者父母年龄特异性死亡率的影响


多基因突变与年龄之间的关系


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越长寿的人体内多基因突变存在概率越低

研究人员们发现:某些群体的遗传突变可能并不能具体测量,但是他们一样会威胁人类的健康,比如哮喘,BMI指数(神高质量指数),以及高胆固醇等,但是可能导致这些疾病突变的基因在预期寿命较长的群体中,并不容易见到。

研究人员表示:没有这些突变的人有生存的优势,更有可能长寿。

这个发现可能并不能作为进化的证据。

从进化的角度来看,长寿并不像繁殖那样是自然选择的目标,大部分的群体都可以长大成人,然后娶妻生子。因此在生殖年龄后发生的有害的基因突变可能会在进化的眼中被视为是中性的,而不会被剔除。

“但是即便如此,在基因组中这样的变异依旧会被剔除”,Mostafavi说道,“进化就像“除草”一样,那些拥有这样没必要的基因突变,可能已经通过就自然选择淹没在了历史里,这就是我们研究揭示的结果之一。”

3.推迟青春期发育和繁殖时间的基因突变有利于寿命的增长

而在这项研究中,最令人惊讶的研究结果是:发现推迟青春期和生育时间的基因突变在长寿人群中更为普遍!

“看到与延迟生育有关的基因的联系是一件十分有趣的事情。”加利福尼亚斯坦福大学的遗传学家乔纳森·普里查德(Jonathan Pritchard)说道,“我认为这是一个非常好的研究。”

长寿与晚育之间的联系已经被发现,但是这些研究不能剔除财富和教育的影响,因为生活水平较高的人往往会选择晚点生孩子。

最新的遗传证据表明,Pritchard认为生育与寿命之间存在着进化的权衡。这项以前仅在其他动物中进行的研究近期被推广到人类的基因学研究中来。

4.关于寿命和基因突变的假说

那么这些在人类晚期出现的基因突变为什么会使其基因适应度降低呢?目前比较有说服力的假说有两个。

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第一个假说:“祖母假说”

对于男性来说,可能活的寿命更久的话可以拥有更多的子孙,以此来提高自己基因的传播度,但是历史进程不可能是这样的。“祖母假说”提供了一个相对合理的解释:幸存于世的身体健康的老年人父母可以照顾孩子和孙子,增加后代的存活率,以此来使基因保留下来和复制的机会增大。并且“祖母假说”也可以解释为什么人类在绝经后长期存活。

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第二个假说:突变的前期有害性

基因突变的危害可能不仅仅是对于人类晚期的危害,更为巧妙且不为人知的是:

这种有害的基因突变在人类的早期就已经对后代产生了影响。

费城宾夕法尼亚大学人口遗传学家伊恩·马蒂森(Iain Mathieson)说道:“你需要非常大的样本才能看到基因突变对于人类生存变化的这些细微的影响,所以这也是为什么我们尚不清楚基因突变的机制对于人类到底是如何影响的。”

研究人类基因的不断进化是非常困难的。科学家们都希望选择可以直观察到的初代(爷爷辈)的基因的突变频率,然后后跟踪测量孩子的基因突变频率,最好可以观察到孙子辈。

英国牛津大学的统计遗传学家吉尔·麦克维恩(Gil McVean)说道: “这是一件很难做好的事情,我们需要大量的数据来支撑这样的研究。”

参考资料:Massive genetic study shows how humans are evolving。

http://www.nature.com/news/massive-genetic-study-shows-how-humans-are-evolving-1.22565

原论文链接:Identifying genetic variants that affect viability in large cohorts。

http://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.2002458


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