基因有好坏之分吗?《科学》子刊发现致病基因是人类繁衍的关键

按照自然选择的理论,如果一个基因变异产生的表型有利于个体在当下环境的生存,那么这些遗传信息更有机会保留并传递给下一代,反之则会被淘汰。当然,这一理论并不代表演化的全部解释,现代许多发现也在不断对其进行完善和迭代。

对人类来说,APOE基因就是一个令人匪夷所思的例子。该基因负责编码载脂蛋白E,主要参与脂蛋白的转化和代谢,也会协助胆固醇在血液中的转运。人类遗传中有3种主要的APOE突变,其中ε4型突变(APOE4)与阿尔茨海默病(AD)、心血管疾病风险显著相关,拥有一条APOE4可以使AD风险上升2倍,如果有两条APOE4,风险会上升11-12倍。

图片来源:123RF

但在人群中,约20%的人会携带至少一条APOE4,这无异于将自己暴露在了极大的疾病和致死风险中。这更是有悖直觉,为什么一种损伤人健康的基因没有被淘汰,还一直延续呢?

当我们在现在的社会环境中找不到答案时,回过头看看人类的演化历程其实会灵光一现。亚利桑那州立大学的人类进化学教授Benjamin Trumble一直在关注没有工业化影响的人类社群,他们许多仍然在执行狩猎、采集的生活方式,更能反映人类演化中的历史场景。

“人类历史接近99%的时间,都在执行猎农生活,而现在的生活才是真正'奇怪',它与过去演化环境差了太多。”Trumble教授表示。在《科学-进展》的最新论文里,他和同事关注了巴西亚马孙地区的Tsimané人群,这些人仍然从事著狩猎、采集和种植的生活方式。

20年来,研究团队收集了人群中795名女性的数据,包括调查她们的生育史,以及检测基因中APOE4的状态。平均来看,Tsimané女性在一生中会有9个孩子,但如果将APOE4引入进来分析会发现,携带了一条APOE4基因的女性平均会有9.5个孩子,而如果有两条APOE4基因,那么会比没有APOE4基因的女性额外多出2个孩子。

除了整体的生育数量,APOE4可以改变Tsimané女性的生育力,例如让她们的体重略重一些,比没有APOE4基因的女性提早一年孕育后代,孕育两个孩子之间的间隔时间更短。并且APOE4赋予了儿童更好的免疫力,增强他们应对寄生虫感染的能力。

▲APOE4基因赋予了Tsimané女性更好的生育能力(图片来源:参考资料[1])

这也意味着这部分女性有了更多的能量用于生长身体,完成生育。对早已习惯城镇化、便利社会生活的人可能难以理解,但在猎农生活下,人口是延续一个社群的保证,圣保罗大学的遗传学家Tábita Hünemeier博士指出,“生育力提升的优势是如此之大,以至于自然选择保留了APOE4基因。”而APOE4早期的好处让它能够继续传递给下一代,这也与晚期的坏处并不冲突,毕竟AD和心血管疾病的发生都在年纪较大的时候,已经超过了自然选择干涉的窗口。

研究者指出,他们在城市人口中并没有发现APOE4与生育率存在关系,一个可能是城市人群很少经历寄生虫感染,因此它带来的生长优势不那么明显,另外节育措施也掩盖了这部分影响。

这也提示我们,一个现在看来致病的基因,很可能在人类历史的演化中扮演了不小的作用。了解这些基因的起源与变化,可能会让我们更好地应对疾病。像Tsimané人群中,即使有AOPE4基因,他们患AD和心血管疾病的风险也会更低,而如果能模拟他们的一些生活方式,或许可以帮助城市中易感人群更好地预防疾病发生。

参考资料:[1] Common Alzheimer’s disease gene may have helped our ancestors have more kids. Retrieved August 10, 2023 from https://www.science.org/content/article/common-alzheimer-s-disease-gene-may-have-helped-our-ancestors-have-more-kids[2] Genetic marker that often points to heart disease and Alzheimer's may have fertility benefit. Retrieved August 10, 2023 from https://medicalxpress.com/news/2023-08-genetic-marker-heart-disease-alzheimer.html[3] Benjamin Trumble et al, Apolipoprotein E4 is associated with higher fecundity in a natural fertility population, Science Advances (2023). DOI: 10.1126/sciadv.ade9797

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