人类和黑猩猩拥有超过 98% 的 DNA 和 99% 的基因。然而,在外观和行为上,我们与它们截然不同。在人类或黑猩猩基因组被测序之前的 30 多年里,科学家们一直推测,这可能是由于共同基因表达自身的方式,而不是基因本身的差异。《自然》杂志上发表的一项新比较似乎证明了这一理论。
芝加哥大学的遗传学家约阿夫·吉拉德和他的同事使用一种新技术来检查四种灵长类动物(人类、黑猩猩、猩猩和猕猴)的肝细胞中的基因。研究人员能够比较每种动物的 900 多个基因,并评估它们在表达方面的差异。超过一半——60%——根本没有变化;研究人员在所有四种动物的大多数基因中发现了相同水平的 mRNA——这种分子连接基因和它帮助构建的蛋白质。但有 19 个基因显示人类和猿类之间的表达发生显著变化。
吉拉德解释说:“当我们观察基因表达时,我们发现猕猴、猩猩和黑猩猩 6500 万年的进化过程中,变化相当小。[然后]在人类谱系的 500 万年中,随之而来的是快速变化,集中在这些特定的基因组上。”
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在人类中被推动更多表达的基因中,几乎一半涉及转录因子——基因编码的蛋白质,控制其他蛋白质的表达。吉拉德说,通过稍微改变这些主基因,进化可能会对整体表达产生巨大的影响,而不会有太多负面突变的机会。“我不认为我们的结果揭示了一种新的机制,”他补充道。“但它们是高等灵长类动物中第一个经验性证明,进化可能经常通过基因调控的变化来发挥作用。”
吉拉德推测,人类肝脏遗传学的相对快速变化可能是饮食持续变化的结果,例如越来越依赖熟食。“烹饪过程中的某些东西可能改变了最大限度获取营养以及处理动植物食物中天然毒素的需求的生化要求。”
这一发现对医学和进化论都具有意义:在 100 个最稳定的基因中,有 9 个在改变后与癌症有关。“这些发现表明,关注灵长类动物中表达水平保守的基因可能有助于识别有希望的疾病关联研究候选基因,”研究人员写道。它也阐明了两种物种——人类和黑猩猩——拥有如此多的共同基因,却可能如此不同的原因。