来自 自然 杂志
在 20 世纪 30 年代,先驱遗传学家 J. B. S. Haldane 注意到患有长期血友病家族的特殊遗传模式。导致凝血障碍的缺陷突变倾向于出现在父亲传给女儿的 X 染色体上,而不是母亲传下来的染色体上。Haldane 随后提出1,儿童从父亲那里继承的突变比从母亲那里继承的更多,尽管他承认“很难看出如何在未来多年内证明或证伪这一点”。
那一年终于到来了:对数十个冰岛家庭的全基因组测序最终提供了 Haldane 难以获得的证据。此外,发表在《自然》杂志上的一项研究发现,父亲生育孩子的年龄决定了后代继承多少突变2。男性在三十多岁、四十多岁及以后组建家庭可能会增加他们的孩子患上自闭症、精神分裂症和其他通常与新突变相关的疾病的几率。“我们作为父亲年龄越大,我们就越有可能将我们的突变传递下去,” 首席作者、位于雷克雅未克的 deCODE Genetics 首席执行官 Kári Stefánsson 说。“我们传递的突变越多,其中一个突变有害的可能性就越大。”
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Haldane 在确定 DNA 结构之前的几年工作,他也正确地指出了父亲比母亲传递更多突变的原因。精子不断由分裂的前体细胞产生,这些前体细胞在每次分裂时都会获得新的突变。相比之下,女性出生时就拥有了终生数量的卵细胞。
Stefánsson 的公司维护着大多数冰岛人的基因信息,他比较了 78 个母亲、父亲和孩子三人组合的全基因组序列。该团队在孩子身上寻找了父母双方都不存在,因此必定是在卵子、精子或胚胎中自发产生突变。该论文报告了迄今为止对核心家庭进行的最大规模的此类研究。
父亲传递的新突变数量几乎是母亲的四倍:平均而言,父亲为 55 个,母亲为 14 个。父亲的年龄也几乎解释了孩子基因组中新突变数量的所有变化,随着父亲年龄的增长,传递的新突变数量呈指数级增长。Stefánsson 团队估计,36 岁的男性传递给孩子的突变数量是 20 岁男性的两倍,而 70 岁的男性是 8 倍。
研究人员估计,2011 年出生的冰岛儿童将携带 70 个新的突变,而 1980 年出生的儿童为 60 个;在此期间,父亲的平均年龄从 28 岁上升到 33 岁。
大多数此类突变是无害的,但 Stefánsson 的团队识别出一些突变,研究表明这些突变与自闭症和精神分裂症等疾病有关。Stefánsson 和其他遗传学家表示,这项研究并未证明年长父亲比年轻父亲更有可能传递与疾病相关的或其他有害基因,但这是一种强烈的暗示。
之前的研究表明,孩子被诊断出自闭症的风险会随着父亲年龄的增长而增加。今年发表的三篇论文3–5 确定了数十个与自闭症有关的新突变,并发现这些突变来自父亲一方的可能性是母亲一方的四倍。
结果可能有助于解释自闭症谱系障碍的明显上升:今年,美国佐治亚州亚特兰大市疾病控制与预防中心报告称,在美国儿童中,每 88 名儿童中就有 1 名被诊断出自闭症谱系障碍,自 2007 年以来增加了 78%。加州大学洛杉矶分校的神经生物学家 Daniel Geschwind 说,更好、更具包容性的自闭症诊断解释了部分增长,但新的突变可能也是一个因素。“我认为我们会在父亲年龄真正大的地方发现更高的自闭症患病率。”
然而,马萨诸塞州总医院波士顿分院研究自闭症的遗传学家 Mark Daly 表示,父亲年龄的增长不太可能解释自闭症患病率的所有上升。他指出,自闭症具有高度遗传性,但大多数病例并非由单一的新突变引起——因此,必须存在从父母那里遗传但与精子中发生的新突变不同的易感因素。
历史证据表明,年长父亲不太可能预示着基因崩溃。在 17 世纪和 18 世纪,冰岛男性生育孩子的年龄远高于今天,平均在 34 岁到 38 岁之间。此外,Stefánsson 指出,基因突变是自然选择的基础。“你可以争辩说,对下一代不利的事情对我们物种的未来有利,”他说。