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《自然》发现对身高影响最大的“矮个儿”基因变异

2020-05-14 10:05 点击:18次 发现 数据 mini

来源:学术经纬

身高是如何决定的?无论是日常经验,还是近些年人类基因组测序的科学研究都告诉我们,遗传是决定身高的主导因素。

不过,身高是典型的多基因影响的性状。科学家们已经找出了几千个基因变异体与身高有关。但这些基因变异体中,每一个造成的身高差异大多只有1毫米左右,可以说是微乎其微。

而在顶尖学术期刊《自然》今天在线发表的一篇论文中,麻省理工学院-哈佛大学博德研究所(Broad Institute)的科学家们,鉴定出了一个与身高偏矮有关的特殊基因突变:拥有该突变的一个拷贝,身高平均降低2.2厘米;而如果从父母双方各遗传一个拷贝,身高平均降低4.4厘米!哈佛大学医学院的新闻称,“这是迄今为止发现的对身高影响最大的遗传因素”。

这项发现来自对秘鲁人群的研究。研究论文指出:秘鲁男性平均身高165.3厘米,女性平均身高152.9厘米,属于世界上身材最矮小的人群之一。相比之下,美国男性与女性的平均身高要高出10厘米,荷兰人则更高,平均高出15厘米。

为了找出秘鲁人群身材矮小的遗传因素,研究团队采集了秘鲁首都利马(Lima)1947户人家共3134人的DNA数据和身高数据。

基因组数据首先显示出了祖源与身高的密切关系。具体来说,印第安人血统越多,身高越矮,并且这一影响要比年龄、性别、家境等因素更大。显然,DNA中与印第安人血统有关的部分,藏着影响身高的秘密。

于是,研究人员开展了全基因组关联分析(GWAS)。分析结果让研究人员发现了一个新的基因突变体,是科学家们过去对数十万欧洲人进行大型遗传研究时未曾发现过的。在一个名为FBN1的基因上,有一个特殊的突变版本(遗传学家称之为等位基因),它与该基因的正常版本在DNA序列上仅仅相差一个碱基,从而让基因编码的蛋白质改变了一个氨基酸。

▲与过去在欧洲人群中发现的3000多个影响身高的基因变异体(绿点)相比,此次新发现的基因变异体(红点)对身高有强烈影响(图片来源:参考资料[1])

然而就是如此微妙的差别,让人的身高显著下降。研究人员又找了近600名秘鲁人进行验证,得到了同样的相关性结果:携带一个该版本的等位基因,身高就有2.2厘米的下降。

为什么FBN1基因会对身高起到如此强烈的影响呢?这个基因编码的蛋白叫作原纤维蛋白-1(fibrillin-1),属于细胞外基质成分,为细胞提供结构支持,并调节细胞生长。有意思的是,过去人们发现,FBN1的另一个突变版本,会造成一种叫作马凡综合征(Marfan syndrome)的遗传病,也会影响患者的身高——使人变得异常高而纤细。

 图片来源:Pixabay 图片来源:Pixabay

研究小组估计,有5%的秘鲁人携带了这个基因突变。新发现的这个基因突变体与疾病无关,但除了造成矮小身材外,还让秘鲁人拥有较厚的皮肤。研究人员分析说,这些特征可能有利于适应某些当地环境,也就是说,这个基因变异体可能具有演化上的某种优势。

为了检验这种猜测,研究小组比对了秘鲁不同地理区域的150人中的突变频率。他们发现,相比亚马孙河流地区和安第斯山地区的人群,这种突变在沿海地区人群中的发生频率更高,表明身高较矮或许是对海岸环境相关因素演化适应的结果。

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研究人员表示,这项针对秘鲁人群所做的遗传研究凸显了把不同群体纳入生物医学研究的重要性,“未来还需要在不同人群中进行类似的研究,以了解人类遗传多样性的程度”。

毫无疑问,还有很多未知的基因变异体藏在我们的DNA中,造就了形形色色的人和人群,影响着我们的健康或疾病。更多的科学研究将会让我们看到藏在基因中的更多秘密。

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