新研究关注人类生长激素受体基因的进化

研究结果于9月24日发表在《科学进展》上。以下是该研究讲述的故事。GHRd3出现在大约100万-200万年前，并且很可能在现代人的祖先以及尼安德特人和丹尼索瓦人中普遍存在。

然后，“在过去的5万年左右，这个变体变得不那么普遍，在我们研究的东亚人群中，你有一个大规模的变体频率下降，我们看到在过去的3万年中，估计的等位基因频率从85%下降到15%，”纽约州立大学布法罗分校进化生物学家Omer Gokcumen说。“因此，问题变成了。为什么？这个变体在过去受到青睐，而最近失去了进化的青睐？或者我们观察到的只是基因组复杂性中的一个小插曲？”

这项研究为GHRd3的功能提供了新的见解，可能有助于解释为什么会发生这些进化变化，表明该变体在应对营养压力方面可能是有用的。

纽约州立大学布法罗分校文理学院生物科学副教授Gokcumen博士说：“我们认为这种变体在有饥饿期的地方是有益的，人类进化的大部分时间都是如此。”关于GHRd3在近代人类历史上的重要性减弱，他推测说：“也许过去5万年的快速技术和文化进步对一些资源的波动产生了缓冲作用，这些波动使GHRd3在过去如此有利。”

“GHRd3很有趣，因为它是一个非常常见的缺失，在人类中你和我之间是可变的，”挪威生命科学大学终身研究员Marie Saitou博士说，他是Gokcumen实验室在纽约州立大学布法罗分校的前博士后研究员。“通常情况下，这类重要的基本基因不会在人与人之间发生变化，甚至在其他动物中也是高度保守的。”

一个由合作者组成的国际团队在这项研究中贡献了自己的观点，该研究将先进的群体遗传学方法与小鼠模型的研究相结合，以了解一个遗传变异体的复杂历史和功能。

仔细观察GHRd3的可能功能

生长激素受体基因在控制身体对生长激素的反应方面发挥着重要作用，帮助激活导致生长的过程。为了研究该基因的进化历史，科学家们研究了许多现代人的基因组，以及四种古人类的基因组–来自世界不同地区的三个尼安德特人，以及一个丹尼索瓦人。(所有四个人都有GHRd3变体。)

该小组还调查了GHRd3的现代功能。例如，研究人员发现，GHRd3变体与一群经历了严重营养不良并存活下来的儿童的更好的结果有关。

此外，对小鼠的研究支持GHRd3有助于调节身体对食物匮乏的反应这一观点。该研究发现，具有该变体的雄性小鼠与获得食物机会减少的小鼠有一些生物相似性–这些特征可能有利于在营养压力下生存。

而且，当科学家给带有GHRd3的雄性小鼠喂食低热量饮食中时，这些动物在2个月大时比没有该变体的同类小。这可能在营养紧张的时候是有益的，因为较小的身体需要更少的食物。

“我们的研究指出了一种常见遗传变异的性别和环境特异性影响。在小鼠中，我们观察到 Ghrd3 在热量限制下导致雄性肝脏中数十个基因的‘雌性样’表达模式，这可能导致观察到的体积减小，” Saitou 说。

“体型已经较小的雌性如果体重减轻，可能会遭受负面的进化后果。因此，这是一个合理且非常有趣的假设，即可能影响对营养压力反应的遗传变异以性别特异性方式进化，”研究人员说。

Resendez称：“尽管它在人类群体中很普遍，但在任何其他生物物种中都没有观察到这种独特的基因缺失。这使得学习变得困难。然而，科学进步现在使我们能够以有针对性的方式编辑基因组。这使我们能够生成包含删除的小鼠模型，以便我们能够以受控方式密切观察其影响。”

“对于人类进化研究来说，这是一个激动人心的时刻，现在可以整合来自古代基因组的数据、基因编辑技术和先进的数学方法，以完整地讲述人类的故事，”Gokcumen 说。