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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

学术经纬 学术经纬 2024-01-13
▎药明康德内容团队编辑  

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，这些人仍然从事着狩猎、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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