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人类进化不是一本天书,基因的有趣变化揭示一切?

2019-11-25 22:37 作者:幻世魔王king  | 我要投稿

可以从基因在进化中的变化聊一聊。

首先,生物进化的动力来自基因突变和自然选择。

于是,科学家通过DNA测序和比对等方法,一直在寻找人类基因组中的各种标记,从而找到自然选择的痕迹,可以推测人类活动的特征,包括大规模迁移,种群的扩增和缩小等方面。

在进化过程中,就像在编撰一部恢宏的历史书,一段时间增添或删减一点情节,最后反映在基因图谱上出现重大变化。

第一、人类祖先的基因更富有?

按照普遍理论,人类从非洲开始漫长的迁徙,那么经历了几百万年的时间,从老祖先远古的智人算起来,一直持续至今,人类的DNA是保持一个什么样的水平?

首先,人类基因组大约有30亿个碱基对。碱基对是表示遗传信息的化学结构。

国际研究团队对125个不同地区的236个人的DNA进行分析,同时跟黑猩猩、尼安德特人等基因组进行比较。

研究显示,在人类的迁徙过程中,就像狗熊掰棒子一样,一边走一边掉,人类的DNA发生不断丢失,大约丢失了约4070万个碱基对。

具体过程如下。

进一步的分析表示,这种丢失从离开非洲大陆前就开始了,当时已经减少了约1580万对碱基对。当人类离开非洲大陆开始在世界范围内扩散时,又有1216万对DNA丢失(想一想就心痛)。

那么随之而来一个问题,当人类丢失如此多的碱基对时,这相当于多少个基因呢?

首先,我们知道人类基因组的平均基因长度约为765个碱基对,那么计算可得人类丢失了大概37000个基因。

当然,这个过程并没有结束,一直到早期智人从非洲迁徙出来时,总共遗落了约4070万个碱基对。

不过这些碱基对大约一半是重复的,只有2796万个碱基对是独特的。

第二、人类基因进化从未停顿?

在漫长的进化中,人类的基因究竟发生了怎样的变化?特别是最近的几千年来,这种改变是否显著?

科学家分离了700个基因片段,对世界各地的居民基因结构进行研究,发现一些有趣的特征。

这700个基因片段中的大部分发生了不同程度的进化。

不过,一些与人类社会联系紧密、受自然环境影响小的基因特性,比如参与碳水化合物代谢的基因,人类获得的比较晚。

第三、人类进化真正的掌控者?

在生物体内存在一类基因,编码称为转录因子的蛋白质,从而调控基因活动。其中转录因子的作用模式是,通过识别称为基元的DNA的特定片段,结合后打开或关闭基因的落脚点。

此前研究表明,哪怕物种差异较大,比如果蝇和人类,如果转录因子相似,那么结合的基元也相似。不过现在最新的研究表明,就算是亲缘关系密切的物种间,一些转录因子也会结合新的序列。

那么就存在一种可能性,即使黑猩猩和人类之间的基因组高度相似,也存在不同的转录因子识别两个物种间的不同基元,从而可能影响上百个不同基因的表达,或许正是这些分子的差异,导致人类和黑猩猩如此不同。

[1]Lambert Samuel A,Yang Ally W H,Sasse Alexander,Cowley Gwendolyn,Albu Mihai,Caddick Mark X,Morris Quaid D,Weirauch Matthew T,Hughes Timothy R. Similarity regression predicts evolution of transcription factor sequence specificity.[J]. Nature genetics,2019,51(6).

[2]姜树华,沈永红.人类脑容量的演变及其影响因素[J].生物学通报,2016,51(01):10-14.

[3]胡德良. 上千个“淘汰”基因 提供人类进化线索[N]. 健康报,2015-04-30(008).

[4]Xu et al., 2017, Mol Biol Evol DOI: https://doi.org/10.1093/molbev/msx206

[5]Vernot and Akey, 2014, Science DOI: 10.1126/science.1245938

[6] 刘小明.生物演化基本规律与人类进化独特性(2)[J].生物学通报,2015,50(06):1-4.


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