在与生长相关的基因中科学家们看到了人类历史的微光

一项新研究深入研究了人类生长激素受体基因的进化和功能，并询问人类过去的哪些力量可能推动了这一重要DNA片段的变化。该研究通过多种途径表明，该基因的缩短版本——一种称为GHRd3的变体——可以帮助人们在资源稀缺或不可预测的情况下生存。

研究结果将于9月24日发表在《科学进展》上。

这是该研究讲述的故事：GHRd3大约在1-2百万年前出现，很可能是现代人类祖先以及尼安德特人和丹尼索瓦人中占绝对优势的基因版本。

然后，“在过去50,000年左右的时间里，这种变异变得不那么普遍了，我们研究的东亚人群中这种变异的频率大幅下降，我们看到估计的等位基因频率从85%下降到15%在过去的30,000年中，”布法罗大学进化生物学家OmerGokcumen说。“所以问题变成了：为什么?这个变体在过去是否受到青睐，而最近它不再受到进化的青睐?还是我们所观察到的只是基因组复杂性中的一个昙花一现?”

该研究提供了对GHRd3功能的新见解，这可能有助于解释为什么会发生这些进化变化，证明该变体可能有助于应对营养压力。

UB艺术与科学学院生物科学副教授Gokcumen博士说：“我们认为，这种变异在有饥饿时期是有益的，这在人类进化的大部分时间都是如此。”关于GHRd3在近代人类历史上的重要性逐渐减弱，他推测，“也许过去50,000年的快速技术和文化进步已经为使GHRd3在过去具有如此优势的某些资源波动创造了缓冲。”

“GHRd3很有趣，因为它是一种非常常见的缺失，在你我之间是可变的，”挪威生命科学大学终身研究员、Gokcumen实验室前博士后研究员MarieSaitou博士说。在UB。“通常，这些重要的基础基因在人与人之间不会发生变化，甚至在其他动物中也是高度保守的。”

工作由斋藤领导;SkylerResendez,Ph.D.，最近毕业于UB生物科学专业，现在是UB雅各布斯医学和生物医学科学学院的生物医学信息学博士后;XiuqianMu，医学博士，博士，UBJacobs学院和罗斯眼科研究所眼科副教授;和Gokcumen。一个国际合作者团队在这项研究中贡献了观点，该研究将先进的群体遗传学方法与小鼠模型研究相结合，以了解遗传变异的复杂历史和功能。

仔细观察GHRd3的可能功能

生长激素受体基因在控制身体对生长激素的反应方面起着重要作用，有助于激活导致生长的过程。

为了研究该基因的进化历史，科学家们研究了许多现代人类的基因组，以及四个古老人类的基因组——三个来自世界不同地区的尼安德特人和一个丹尼索瓦人。(所有四个都有GHRd3变体。)

该团队还调查了GHRd3的现代功能。例如，研究人员发现GHRd3变异与一组经历过严重营养不良并幸存下来的儿童的结果更好有关。

此外，对小鼠的研究支持GHRd3有助于调节身体对食物短缺的反应的观点。研究发现，携带这种变异的雄性小鼠与食物摄入量减少的小鼠有一些生物学相似性——这些特征可能有利于在营养压力下生存。

当科学家将带有GHRd3的雄性小鼠置于低热量饮食中时，这些动物在2个月大时比没有这种变异体的小鼠更小。这在营养压力时期可能是有益的，因为较小的身体需要较少的食物。由于GHRd3的影响在雌性中不那么明显，携带该变异体的雄性和雌性小鼠在低热量饮食时最终大小相同(通常，雄性明显大于雌性)。

“我们的研究指出了一种常见遗传变异的性别和环境特异性影响。在小鼠中，我们观察到Ghrd3在热量限制下导致雄性肝脏中数十个基因的‘雌性样’表达模式，这可能导致观察到的尺寸减小，”Saitou说。

“雌性体型已经较小，如果体重减轻，可能会遭受负面进化后果。因此，这是一个合理且非常有趣的假设，即可能影响对营养压力反应的遗传变异以性别特异性方式进化，”穆说。

“尽管它在人群中很普遍，但这种独特的基因缺失在任何其他生物物种中都没有观察到，”Resendez说。“这使得研究变得困难。然而，科学进步现在使我们能够以有针对性的方式编辑基因组。这使我们能够生成包含缺失的小鼠模型，以便我们能够以受控方式密切观察其影响。”

“对于人类进化研究来说，这是一个激动人心的时刻，现在可以整合来自古代基因组的数据、基因编辑技术和先进的数学方法，以完整地讲述人类的故事，”Gokcumen说。

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