尽管生物医学研究人员生成并深入挖掘大量的基因序列数据,但医生们在临床实践中仍然像往常一样。他们通过评估患者类型来设计预防保健、计划治疗和选择药物——种族和民族通常是核心。分子生物学家也经常关注这些类别,以此来梳理基因变异影响患者对药物和疾病反应的方式。如果他们获得联邦资助,研究人员必须按种族划分他们研究的群体。
现在,进化生物学家正在引领视角的转变。他们认为,按种族社会类别对人群进行划分可能会掩盖生物变异的模式,并导致误解。尽管祖先人口群体可能很重要,但更全面的进化思维将有助于医生和研究人员预测患者的反应,设计研究并解释基因与疾病易感性之间观察到的关联。“种族并非毫无意义,”犹他大学的进化遗传学家琳恩·乔德说,“但这些类别的用处非常有限。”
进化医学长期以来一直用于解释某些基因如何在一种情况下有害,但在另一种情况下有益。一个标志性的例子是,拥有两个突变血红蛋白基因副本会导致镰状细胞贫血,但拥有一个副本可以预防疟疾。现在,该领域旨在提供可能带来真正“个性化”医学的见解——这种医学不仅考虑人口历史,还考虑人类变异、环境和选择压力的动态,这些因素今天作用于每个人。
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遗传学研究人员已开始朝着这个方向发展,用“祖先”取代“种族”。随着早期人类从非洲扩散开来,人类 DNA 中出现了一些至今仍然存在的变异。通过对足够多地点足够多的人群进行抽样,研究人员希望识别出可能因祖先所在地而异并对健康重要的适应性变化。
然而,即使是这种方法也可能过于简化人类变异及其可能具有的功能意义。许多人口研究将世界划分为三个主要的祖先群体——通常是撒哈拉以南非洲、东亚和欧洲——大致代表了走出非洲的迁徙。但是,这些类别不仅难以与“种族”区分开来,而且还忽略了群体之间的重叠以及今天人群和基因传播的连续性。“我们看到的是这段精彩的、相互交织的历史,”乔德评论道。
进化论预测,对健康至关重要的大多数基因变异是常见的、古老的,因此是共享的,而一些罕见的变异可能具有特定的人群特异性。即便如此,每一代人中由突变、选择和遗传漂变引起的更近期的“微进化”仍在继续塑造我们的基因,使其超越古代迁徙设定的模板。一个例子来自加利福尼亚州奥克兰儿童医院和研究所的史蒂文·J·麦克,他研究了 HLA,一种在自我-非我识别和多种疾病中起作用的细胞表面分子。麦克和他的合作者研究了 20 个人群,发现基因变异频率的最大多样性存在于非洲以外。令人惊讶的是,非洲、欧洲和西南亚的人群在常见多态性的频率方面看起来彼此相似;大洋洲和美洲原住民的变异更大。麦克推测,新鲜的多样化出现在这些较小、孤立的人群面对新的病原体时。
波士顿弗雷明汉心脏研究遗传学实验室主任迪达哈利·戈文达拉朱说,试图将高疾病风险追溯到按祖先分组的人群中的易感基因的简单方程式通常会失败。他认为,如果没有进化作为框架,“问题是错误的,解释也是错误的。”必须在适应性和有时是偶然的权衡以及发育阶段、人类殖民历史和环境变化速度的背景下理解基因作用。
人口流动似乎确实加速了人类 DNA 的变化。《美国国家科学院院刊》上的一项研究发现,由于生活条件的改变,过去几千年来基因的变化比过去几百万年还要多。戈文达拉朱强调,这种变化是持续的,并且不限于历史人口。例如,在印度,一个强烈影响某人哮喘的基因,当那个人居住在美国时,可能变得无关紧要。“人口只是一个人口,”他解释说,“在这个环境中。”
戈文达拉朱帮助召集了一个由北卡罗来纳州达勒姆国家进化合成中心资助的工作组,该工作组汇集了来自进化生物学、人类遗传学、人类学、公共卫生和医学的专家。该团队将首先分析弗雷明汉心脏研究中收集的数据,以记录三代人的微进化变化。
戈文达拉朱补充说,按种族甚至祖先对人群进行分类,会将临床医生锁定在对基因和健康的静态理解中。相反,他希望他们开始将个体和体内基因网络视为家庭、世代、地点和历史的综合产物,以及一个仍在进化的有机体。