研究发现,3.5万年前的一次基因变异,赋予了东亚人有别于其他人种的诸多特征,包括丰富的汗腺和较小的乳房,揭示了人类进化史上一次关键的转折。
研究人员在一个关键人类基因中发现了一种变异,认为这是引发东亚人有别于其他人种的几个显著特征的根源,对人类进化有了深入了解。
研究者得出结论,这些特征是约3.5万年前一次基因变异的结果。这些特征包括较粗的毛干、更多汗腺、有显著特征的牙齿,以及较小的乳房。
该发现解释了东亚人种进化中的一个关键时刻。此外,这一研究方法也适用于人类基因组其他约400个位置的研究。研究人员认为,各大洲居民逐渐演化得彼此相异,而这些位置上的DNA变化标志着演化中的转折点。
其中一个最早被研究的位置包含叫做EDAR的基因。非洲人和欧洲人都携带有该基因的正常版本,但是在多数东亚人身上,其中一个DNA单位发生了变异。
携带该变异基因的东亚人头发较粗,是否是因为该基因?为了理解这一点,马萨诸塞州坎布里奇博德研究院(Broad Institute)的亚那·G·坎贝罗夫(Yana G. Kamberov)和帕尔迪斯·C·萨贝提(Pardis C. Sabeti)率领一组研究人员,决定在老鼠身上实验该基因,这样可以更容易探索该基因的影响。
老鼠本身就有EDAR基因。这种古老的哺乳动物携带的基因在胚胎中起着塑造毛发、皮肤和牙齿的重要作用。博德团队使用基因技术培育了一种老鼠,这种老鼠的EDAR基因和东亚人身上的EDAR基因有着同样的DNA变化。
当老鼠长大后,研究人员发现它们的毛干的确较粗,证明那种发生变化的基因是东亚人毛发较粗的原因。但是,他们在周四的《细胞》(Cell)期刊中称,该基因还有其他几个方面的影响。
令研究者吃惊的是,其中一种影响是这种老鼠汗腺较多。随后,团队中的一位中国研究人员汪思佳对中国人进行了测试,发现他们的汗腺也的确更丰富,显然这是该基因的另一种影响。
另外一件令研究者吃惊的事是,这种用基因技术培育出的老鼠的乳腺组织较少。这意味着EDAR基因可能是亚洲女性通常胸部较小的原因。
东亚人的有着形状特征鲜明的牙齿,这可能也是他们携带的EDAR基因变体的影响。但是在这一点上,老鼠的研究也不能提供太多借鉴。老鼠的牙齿和人类牙齿迥异,研究者无法看出某种特别的变化。
该基因有这么多方面的影响。这一发现引发了一个疑问,主要是哪方面的影响引发了自然选择?
萨贝提博士说,汗腺多可能是自然选择偏爱的特征,其他方面的影响都是顺带产生的。
她说,“我们是唯一完全改变毛发模式的哺乳动物。所以牙齿、毛发和胸部的变化极可能是顺带出现的,而温度调节才是关键。”她指的是汗腺为身体降温的功能。
人们有时假设东亚人曾在一个寒冷的环境里进化,因为他们的窄鼻孔可以保存热量、多余的眼皮脂肪可以防止眼部热量流失。但是博德团队估计,相关EDAR基因的变体大概在3.5万年前出现在中国的中部地区,而那时这一地区相对温暖、潮湿。更多的汗腺对当时生活在那里依靠狩猎和采集为生的人是有好处的。
但是,西雅图华盛顿大学(University of Washington)的遗传学家乔舒亚·阿基(Joshua Akey)说,他认为这种基因在东亚的传播更可能是由于性选择。粗毛发和小胸是肉眼可见的性信号,如果男性偏好这种特质,随着携带此特征的女性孕育更多孩子,这种特质就可以迅速变得更普遍。阿基博士说,决定显性特征的基因,如欧洲人中的蓝眼、金发,有着很强的选择信号。与汗腺相比,EDAR基因可见的吸引异性的影响很可能在自然选择上发挥了更大作用。
然而,坎贝罗夫博士持有第三种观点,他认为,在不同的时期,自然选择会更偏向于EDAR基因变体带来的不同后果。因此,对不同特征的一系列选择让这种变异在东亚人种里变得十分普遍。大概有93%的中国汉族人携带这种变异,大概有70%的日本人和泰国人、60%到90%的美洲印第安人携带这种变异。而美洲印第安人是东亚人的后裔。
博德团队正努力辨识引起近期人类进化的各种基因变体,而EDAR只是他们研究内容之一。很多研究人员,包括萨贝提博士,已经创造出不同的方法来扫描人类基因组,以确定自然选择的痕迹。但这些扫描通常识别出包含很多基因的大块基因组,而没有办法识别哪一个基因才是自然选择的目标。