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從基因突變頻率到身高變化:人類一直在不斷演化

北京時間2月12日消息,據國外媒體報道,細菌的增殖速度極快,這一點在它們傳播疾病時著實惱人,但在研究生命演化的機制時又非常有用。在含有足夠數量細菌的培養皿里滴入抗生素,幾天之後,你就可以找到一個剛好具有抗藥性的細菌,而它會迅速繁殖,重新佔領培養皿。這就是人工控制下的自然選擇。至少在某種程度上,地球上每一種生命其實都在不斷地演化。但是,對於那些「更新換代」速度遠不如細菌的物種而言,想觀察到演化過程就不那麼容易了。

在發表於《PLOS生物學》(PLOS Biology)期刊上的一項大規模研究中,科學家對215000人的DNA進行了分析,追蹤了800萬個基因突變,以確定哪些遺傳變異的頻率正在改變。他們發現,許多基因——包括一個能使人更易患上阿茲海默症的基因變型——在年老人群中正變得不那麼普遍,即使這些基因看起來不會直接影響生育。如果某個突變不能使人順利生下後代,那它所引起的遺傳改變就無法在更大的人群中站穩腳跟。由於阿茲海默症患者通常在生育之後才開始出現癥狀,因此這一基因突變似乎不應該被選擇。類似的,會使人更容易出現哮喘、高膽固醇、高BMI(身高體重指數)或冠狀動脈疾病的基因似乎都在變得沒那麼常見。

研究者認為,這可能是因為這些易患病的體質影響了人們更早生育的傾向性——以非常微妙的方式。你需要很大的樣本量來檢測這種微小的影響,因此即使如此大規模的研究也無法給出確切的答案。另一種可能是所謂的「祖母假說」,即如果活得足夠久,你就能幫助照顧你的孫子女,使他們更可能存活下來,從而確保你自己的基因更可能傳遞下去。如果祖母假說影響著人類的演化,那隨著時間推移,導致生命晚期發生疾病的基因變得越來越少見就能說得通了。

所有這些都是證明我們作為一個動物物種依然在繼續演化的關鍵證據,而且也很容易解釋為什麼我們沒注意到演化的發生。演化並不是在一代人時間裡突然就出現了少數「變異人」,而是像導致阿茲海默症的突變隨時間推移逐漸出現了非常輕微的減少。這一過程極為緩慢。

人類從猿猴演化而來是流傳很廣的誤解。事實上,人類和猿猴都演化自一個共同祖先,而且都還在不斷發生著演化

我們原本都乳糖不耐受

為了真正看到演化的效應,你必須找到那些已經在人類身上十分常見的特徵,然後追溯它們的歷史,分析它們如何變得常見。喝牛奶的能力就是一個經典的例子。

大多數人原本在嬰兒期之後都喝不了牛奶——今天大多數成年人還是無法真正消化牛奶。當我們還是嬰兒的時候,編碼乳糖酶(lactase)的基因會啟動,幫助消化乳糖(牛奶的主要成分之一)。隨著年齡的增長,編碼乳糖酶的基因原本應該關閉功能。然而,幾千年前,在世界的某些地區,能喝牛奶而不生病逐漸成為了一種優勢。雖然還無法完全確定,但科學家推測這可能與牛奶的營養價值和容易獲得的特點有關。有證據顯示,歐洲人製作乳酪的歷史要比他們發展出消化乳糖的能力早了大約4000年。少數幸運者恰好獲得了乳糖酶基因的突變,從而能在嬰兒期過後還一直保持基因開啟狀態,進而可以在後來的人生中食用大量的奶製品。這些人往往能獲得更好的工作,並養育一大群孩子,而他們的後代也獲得了同樣的突變,這種遺傳變異就這樣傳播開來。

荷蘭人的身高天賦

更近時期的例子是荷蘭人的身高。同樣的情況也發生在斯堪的納維亞半島上,但荷蘭人尤為突出。目前荷蘭人的平均身高為1.83米,比200年前的普遍身高高了20厘米。事實上,由於營養水平的提高,幾乎每個國家的平均身高都出現了增長,但荷蘭人的增長速率快得驚人。舉例來說,美國人的平均身高在200年間只增長了6.1厘米。為什麼會這樣?原因正是荷蘭女性對高個子男性的青睞。

在荷蘭,高個子男性擁有與矮個子同胞更多的子女,因此後代中高個子的比例就越來越高。中等身高的荷蘭女性往往比高挑女性更容易找到伴侶,因而(以平均而言)養育的孩子最多。身為中等身高的女性意味著許多男性的身高都比你高,而這一點恰恰讓荷蘭女性覺得很有魅力(再次說明,這是平均而言,無意冒犯那些對矮個子男性或高個子女性或其他任何人有所好感的荷蘭女性)。如果你是一位高個子女性,尋找到比你更高的男性難度會很大,但對於找到伴侶的高個子女性,她們最終養育的孩子卻是最多的(平均而言)。因此,可以說整個荷蘭的生育趨勢就是竭盡所能地生出越來越高的後代。

這些例子現在看起來顯而易見,因為我們可以親眼觀察到這些特徵。有朝一日,我們或許能同樣清晰地識別出那些今天剛開始發生改變的基因。大自然唯一不變的就是改變。基因總是在突變,其中一些突變會成為生存優勢。隨著時間推移,幾乎一切都會發生改變,或大或小,而我們只需要對此保持關注。

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