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遗传学揭示人类进化的适者生存
Troy Hubbard(左),分子生物学博士研究生,正在与宾州州立大学生命科学实验室的Gary Perdew博士一起观察样品中收集到的蛋白图谱。两位研究者所在的研究团队,以检测该遗传突变是否在人类中普遍存在并提高了对烟雾的耐受性,进而产生了较其他人种,如尼安德特人,的进化优势为课题。
一研究团队者称,一项遗传突变可能帮助了现代人类适应火引起的烟雾暴露,并且可能开启了超越其古老祖先的进化优势,之中包括尼安德特人。
宾州州立大学农业科学教授Gary Perdew说,现代人类是携带该遗传突变的唯一灵长类,其潜在地提高了对烹饪、保护和取暖用火所产生有毒物质的耐受性。高浓度下,烟雾衍生出的毒物会提高呼吸道感染的风险。而孕妇暴露于这些毒物,则会导致低出生重和婴儿死亡的几率。
与其他人种相比,这一突变可能为古人类提供了高效处理这些毒物,如二噁英、多环芳烃等的有效手段。
“如果你在烟雾中呼吸,那一定需要代谢并去除这些疏水性物质。但同时代谢得太快则可能造成机体系统的超载,并引发显著的细胞毒性。”Perdew解释道。
在《分子生物学与进化》期刊(Molecular Biology and Evolution)上发表这一发现的研究者称,芳烃受体的功能是调节机体对多环芳烃的反应,而人类、尼安德特人、以及其他非人灵长类之间芳烃受体的不同,可能使人类对这类烟雾毒物更不敏感。受体的突变位于配体结合域的中部,存在于今天所有的人类中。
配体是能够依附于受体蛋白特定位置的小分子,其结合与钥匙和锁的适配类似。
“对于尼安德特人而言,吸入烟雾并且吃木炭烤过的肉会使其暴露于多源头的多环芳烃,这些物质在高浓度下具有致癌性并能够造成细胞死亡,”Perdew说:“进化的假设是:如果尼安德特人大量暴露于这些烟雾衍生毒物,就可能导致呼吸道问题,降低女性繁殖能力,并提高青春期儿童对呼吸道病毒的敏感性。而人类则表现出毒性的降低,因为他们对这些物质的代谢更慢。”
宾州州立大学的人类学和生物学助理教授George Perry与Perdew一起工作,据他所说,有证据表明,人类和尼安德特人都使用火。他说:“我们族群的祖先——技术上并不能称其为人类,很可能在至少1百万年前就开始使用火,有些则推测其火的控制和使用出现的更早,约在2百万年前。”
火对人类和尼安德特人都是至关重要的。“用火烹饪是我们的祖先大幅扩大了可取食的范围,例如未烹饪的柔软根部和块茎很难咀嚼,”Perry说:“烹饪还能够同时从咀嚼时间和减少消化中能量消耗方面,提高其他食物的可消化性。”
该研究可能也为最近提出的烹饪的发明帮助了人类繁荣的理论提供了支持。
Perdew还表示,该突变受体可能为人类提供了更好的香烟烟雾耐受性,从而使人们可以吸烟,但同时也将吸烟者置于癌症和其他慢性疾病的风险之中。他说:“我们的耐受性是我们能够养成坏的习惯。”
研究者们利用计算和分子技术来检测人类和尼安德特人之间,多环芳烃耐受性遗传中的不同。他们检测了人类、尼安德特人,以及与尼安德特人关系更进的丹尼索瓦人的基因组数据库。
“我们起初认为芳烃受体配体敏感性的差异可能有10倍,但当我们细致的检查后发现,两者的差异是巨大的,”Perdew说:“拥有这一突变造成了巨大的差异,有100倍到1000倍之大。”
与之相反,人类与尼安德特人体内的芳烃受体对于一些内源配体(机体自身生成的配体)的敏感性则是相同的,这进一步说明了现代人类可能通过这一芳烃受体的突变,对特定的环境毒物暴露产生了适应性。
中国生物器材网编译
原文阅读:https://www.sciencedaily.com/releases/2016/08/160802192629.htm
参考文献:
Troy D. Hubbard, Iain A. Murray, William H. Bisson, Alexis P. Sullivan, Aswathy Sebastian, George H.
Perry, Nina G. Jablonski, and Gary H. Perdew. Divergent Ah receptor ligand selectivity during
hominin evolution. Molecular Biology and Evolution, July 2016 DOI: 10.1093/molbev/msw143