奪走我們祖先尾巴的基因使我們面臨脊柱疾病的風(fēng)險(xiǎn)

將“進(jìn)化”一詞放入谷歌圖片中，結(jié)果在很大程度上是一個(gè)主題的變體：拉爾夫·扎林格（Ralph Zallinger）的插圖，進(jìn)步的游行.從左到右跑，我們看到一個(gè)像黑猩猩一樣的指關(guān)節(jié)步行者逐漸變高并直立。

這些圖像——以及圖片的標(biāo)題——隱含著對(duì)進(jìn)化的普遍看法的偏見(jiàn)：我們是某種頂峰，是過(guò)程的完美產(chǎn)物。我們想象我們確實(shí)是最健康的幸存者，我們能做到最好。

但從這個(gè)角度來(lái)看，有一個(gè)悖論。如果我們?nèi)绱肆瞬黄?，為什么我們這么多人患有發(fā)育或遺傳疾病？

一項(xiàng)新的研究，發(fā)表于自然界，通過(guò)觀察使我們的祖先失去尾巴的遺傳變化，為我們?nèi)菀壮鲥e(cuò)的早期發(fā)育提供了解釋。

目前的估計(jì)表明，大約一半的受精卵甚至從未成為受精卵確認(rèn)懷孕對(duì)于每個(gè)出生的孩子來(lái)說(shuō)兩人從未達(dá)到過(guò)足月。.在魚(yú)類(lèi)和兩棲動(dòng)物中，例如早逝是聞所未聞的.在我們這些有幸出生的人中，略低于10%將遭受數(shù)千種“罕見(jiàn)”遺傳疾病中的一種，例如血友病。不那么罕見(jiàn)的疾病，如鐮狀細(xì)胞病和囊性纖維化，影響了我們更多的人。

在一個(gè)進(jìn)化成功的物種中，情況肯定不是這樣嗎？進(jìn)展在哪里？

這個(gè)問(wèn)題有多種可能的解決方案。一個(gè)是，與其他物種相比，我們的突變率異常高。在你的DNA中，有相對(duì)較高的可能性會(huì)有一個(gè)不是你的母親或父親遺傳的改變。你可能出生時(shí)就有10到100個(gè)這樣的DNA新變化。對(duì)于大多數(shù)其他物種來(lái)說(shuō)，這個(gè)數(shù)字低于1 - 通常遠(yuǎn)低于1。

尾巴的遺傳學(xué)

還有其他解決方案。我們和許多靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物親戚之間更明顯的區(qū)別之一是我們沒(méi)有尾巴。尾巴的損失發(fā)生了大約2500萬(wàn)年前（相比之下，我們與黑猩猩的共同祖先大約在600萬(wàn)年前）。我們?nèi)匀挥形补亲鳛檫@個(gè)有尾巴的祖先的進(jìn)化宿醉。

在我們的類(lèi)人猿祖先中，尾巴的喪失與更直立的背部的進(jìn)化同時(shí)發(fā)生，反過(guò)來(lái)，人們傾向于只使用四肢中的兩條來(lái)支撐身體。雖然我們可以推測(cè)為什么這些進(jìn)化變化可能是耦合的，但這并不能解決尾巴丟失如何（而不是為什么）進(jìn)化的問(wèn)題：潛在的遺傳變化是什么？

最近的研究就著眼于這個(gè)問(wèn)題。它發(fā)現(xiàn)了一種有趣的遺傳機(jī)制。許多基因結(jié)合在一起，使哺乳動(dòng)物的尾巴能夠發(fā)育。研究小組發(fā)現(xiàn)，沒(méi)有尾巴的靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物還有一個(gè)額外的“跳躍基因”——可以轉(zhuǎn)移到基因組新區(qū)域的DNA序列——在這樣一個(gè)尾巴決定基因TBXT中。

我們的DNA中更多的是這種跳躍基因的殘骸，而不是序列指定蛋白質(zhì)（基因的經(jīng)典功能），所以跳躍基因的獲得并沒(méi)有什么特別的。

進(jìn)化成本

不同尋常的是這個(gè)新添加的效果。研究小組還發(fā)現(xiàn)，同樣的靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物也有一個(gè)更古老但相似的跳躍基因，在DNA中也嵌入了TBXT基因。

這兩者近距離的作用是改變由此產(chǎn)生的TBXT信使RNA（由DNA產(chǎn)生的分子，其中包含如何制造蛋白質(zhì)的指令）的加工。這兩個(gè)跳躍基因可以在 RNA 中相互粘附，導(dǎo)致它們之間的 RNA 塊被排除在編碼成蛋白質(zhì)的 RNA 之外，從而導(dǎo)致蛋白質(zhì)更短。

為了觀察這種不尋常的排除效果，研究小組通過(guò)制作小鼠Tbxt基因的一個(gè)版本，在小鼠中遺傳地模仿了這種情況，該基因也缺少排除部分。事實(shí)上，排除基因部分的RNA形式越多，小鼠出生時(shí)沒(méi)有尾巴的可能性就越大。

然后，我們有一個(gè)強(qiáng)有力的突變變化候選者，它支撐著無(wú)尾的進(jìn)化。

但該團(tuán)隊(duì)注意到了其他奇怪的事情。如果你只用Tbxt基因的形式來(lái)制造一只小鼠，并排除了該部分，它們可能會(huì)發(fā)展出一種與人類(lèi)脊柱裂非常相似的疾病（當(dāng)脊柱和脊髓在子宮內(nèi)無(wú)法正常發(fā)育，導(dǎo)致脊柱出現(xiàn)間隙時(shí)）。人類(lèi)TBXT的突變以前是與此情況有關(guān).其他小鼠的脊柱和脊髓有其他缺陷。

研究小組認(rèn)為，正如尾骨是我們所有人都有的無(wú)尾進(jìn)化的進(jìn)化宿醉一樣，脊柱裂也可能是一種罕見(jiàn)的宿醉，這是由于支撐我們沒(méi)有尾巴的基因被破壞而產(chǎn)生的。

他們認(rèn)為，無(wú)尾是一個(gè)很大的優(yōu)勢(shì)，因此脊柱裂發(fā)病率的增加仍然是值得的。許多遺傳和發(fā)育疾病可能就是這種情況——它們是某些突變的偶爾副產(chǎn)品，總的來(lái)說(shuō)，這些突變對(duì)我們有幫助。例如，最近的研究發(fā)現(xiàn)，幫助我們對(duì)抗的遺傳變異肺炎也使我們傾向于克羅恩病.

這表明進(jìn)步的進(jìn)程確實(shí)具有多么大的誤導(dǎo)性。進(jìn)化只能處理任何時(shí)候都存在的變化。而且，正如這項(xiàng)最新研究表明的那樣，許多變化也伴隨著成本。與其說(shuō)是游行，不如說(shuō)是醉酒的跌跌撞撞。

勞倫斯·赫斯特（Laurence D.Hurst）米爾納進(jìn)化中心進(jìn)化遺傳學(xué)教授，巴斯大學(xué)

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