黑猩猩“领跑”进化?
核心摘要:
人们通常认为 人类的进化程度要比黑猩猩高 但基因研究发现 至少从某些来看 恐怕未必如此 美国 自然 杂志网站 日说 自人类和黑猩猩 万年前在进化道路上分道扬镳之后 人类已经进化成地球主宰生物 因此人们 关键词:基因组、生态
人们通常认为,人类的进化程度要比黑猩猩高。但基因研究发现,至少从某些来看,恐怕未必如此。
美国《自然》杂志网站16日说,自人类和黑猩猩600万年前在进化道路上分道扬镳之后,人类已经进化成地球主宰生物,因此人们普遍认为,人类基因在进化过程中肯定经历了大量自然正选择。
但这一观点目前受到挑战。密歇根大学研究人员对比人与黑猩猩1.4万对相对应基因后发现,233个黑猩猩基因显示出正选择迹象,而人类基因的相应数值仅为154个。
这一研究成果发表在《国家科学院学报》上。论文第一作者张建之(音译)说,这一差异可能是因为在人类历史很长一段时间里,黑猩猩数量高于人类。人类数量较小,居住分散,因此基因变化可能带有随机性和不稳定性。
但张建之同时指出,1.4万对基因并不能说明全部问题。由于黑猩猩基因组序列研究尚未达到人类基因组研究水平,研究人员还无法对比整个基因组。
生物进化过程中,自然对于基因突变的选择可以分为正选择和负选择。前者又称为达尔文选择,是指某种有益突变受到自然选择偏爱,最终在整个群体中扩散。后者也称为净化选择,是指某种不利突变受到自然选择抵制,最终遭到淘汰。
哪种动物进化最多?绝大多数的回答很可能是人类。毕竟,我们几乎无毛的体表和更大的脑容量,足以让人类坚信我们在进化道路上把其他动物甩在了身后。不过,请暂时放下这种以人类为中心的观点——4月16日,《自然》和《科学》都在线报道了这样一条消息:进化过程中发生遗传变异最多的并非人类,而是黑猩猩。该研究成果发表在本周的《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。
美国Yerkes国家灵长动物研究中心的Victoria Horner表示,“我们以为黑猩猩比我们变异得少,但实际情况并非如此。”最新发现表明,自从600万年前人类和黑猩猩的祖先开始“分道扬镳”后,黑猩猩的基因组经历了更多的“正选择”(自然选择倾向于对一种生物有益的突变)。
进行该研究的是美国密歇根大学安阿尔伯分校的(University of Michigan, Ann Arbor)的科学家,他们通过对比研究人类和黑猩猩基因组中14000个匹配基因,发现了233个黑猩猩基因曾受正选择影响,而相比之下,人类只有154个。
论文第一作者、密歇根大学生态与生物进化系华人科学家张建之(Jianzhi Zhang)表示,该研究结果打破了一种观点,即人类达到今天的状态和统治地位必须经历相当多的正选择。
实际上,人类和黑猩猩基因变化的差异可能缘于数量多少。在进化史上很长一段时间内,黑猩猩的数量都更多,而人类则更少更分散,因此人类经历随机和不确定选择的情况更多。
不过,14000个基因并不能说明一切。由于黑猩猩的基因组测定工作还没有进行到与人类相当的层面,因此,研究人员无法将二者整个基因组进行对比研究。不过,已测定的具有较高比例“非同义突变”(能够改变对应蛋白质序列的基因变异)的黑猩猩基因,已经开始表现出许多正选择的标记。
但是,张建之表示,要将整个进化过程连贯起来并非易事,因为要弄清楚在进化过程中对人类特征的形成(比如很大的脑容量)起到至关重要的基因十分困难。他说,“存在这种可能,影响人类脑容量的潜在基因变异非常少。”
同时,张建之承认,要确定更接近现在的经历正选择的基因变异也不容易。这些基因曾对自然界的选择压力作出响应,比如当原始人类10万年前从非洲向地球其他地方迁移时所遭遇的气候和食物的变化。
此外,张建之表示,这些经过自然选择的基因也没有太多的模式可言。黑猩猩经过正选择的基因是为了蛋白质代谢和压力响应,而人类的则与脂肪酸代谢过程有关。
一项新的研究显示,人类是时候不能再妄自尊大、认为自己是进化的颠峰了,事实上黑猩猩是比我们更进化的物种。
来自密歇根大学分子和基因组进化实验室的华人遗传学家张健之(Jianzhi Zhang)副教授和实验室成员比较了人类、黑猩猩和猕猴共有的13888个基因序列。
对于每个基因中与三个物种的共同祖先(短尾猿)不同的DNA字母,研究人员确定出这种变化是否致使产生一种变化的蛋白质。因自然选择改变的基因编码一种不同蛋白(与祖先相比)的比例异常的高。
张博士的研究组发现,在黑猩猩与人类在大约600万年前从共同祖先分裂出来后,自然选择力使233个黑猩猩基因(人类只对应有154个)发生了改变。这个新发现挑战了大多数进化生物学家的假说。
张博士表示,人们往往更注意倒人类与我国共同祖先之间的差异,而忽视了黑猩猩与共同祖先之间的差异。这项结果之所以有重要意义,是因为只是在相对较近的年代里,人类种群才比黑猩猩基因少,从而使我们更容易受到基因频率随机波动的影响。这使得自然选择的总效应变弱。
现在,猕猴基因组已经完成测序,生物学家将能够获得猿之间差异的更多信息。这项研究的结果发表在近期的《PNAS》杂志上。(生物通杨遥)
上一篇:结节性硬化病