大多数人都不知道,人类基因组正在衰败( 二 )


有害基因会影响这些基因连锁群,产生连锁反应 。 这就是著名的缪勒氏齿轮(Muller's ratchet)——基因连锁群只会变得越来越差,而不会反弹,就像无法反转的齿轮一样 。
意识到了这点后,在1950年的 Our load of mutation 一文中,Muller 指出,如果突变率太高,人类基因组会不可避免的恶化,最终导致人类灭亡 。
“很难解释人类是如何幸存的”
【大多数人都不知道,人类基因组正在衰败】那么,人类的突变率究竟有多大呢?
在 Muller 眼中,突变率高于0.5是危险的,也就是说,每代每个人的突变应当不超过0.5个,这样才能保证人类不会灭绝 。
2018年,在一次美国卫生研究院(NIH)的演讲中,研究了突变载量18年的康奈尔大学的遗传学教授 John C. Sanford 指出,“学遗传学的人都知道,人类基因组累积了越来越多的有害突变,突变载量太大 。 现在科学家们的共识是,人类突变的速率是,每代人的每个人平均贡献了100个突变,”远远超过 Muller 给出的数字 。
来看一些具体的研究 。
1997年,生物学的另一位大佬,威斯康星大学麦迪逊分校的遗传学家 James F. Crow 发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上的论文发现,在过去的几百年里,有害突变一直在不断累积 。 Crow 估计,有害突变导致的繁殖能力下降率大概是每代人下降1-2% 。
无独有偶,1996年,一些德克萨斯大学医学分校的研究者在对人类线粒体基因组(线粒体里也有DNA,和细胞核里的DNA不同)测序后,也发现人类线粒体基因组累积的突变太多 。 在这篇被引用了260多次论文中,他们发问:“我们要密切关注这个问题,那就是带有这么高突变载量的系统如何演化下去 。 ”
更糟糕的是,对于人类来说,几乎所有的非中性突变都是有害突变 。
作为证据,1999年,英国萨塞克斯大学的生物学家 Adam Eyre-Walker 和爱丁堡大学的生物学家 Peter D. Keightley 发表在《自然》上的一项研究发现,人类的基因突变率非常高,而且其中只有少部分是有益突变,大部分是有害的 。 这项研究目前被引用了超过400次 。
具体来说,Eyre-Walker 和 Keightley 对41 471个编码蛋白质的基因碱基进行了研究,发现了从6百万年前,也就是人类和黑猩猩分化后人类累积了143个突变,其中88个是有害突变 。
Eyre-Walker 和 Keightley 直接写下了这样的句子:“很难解释人类是怎么幸存下来的,因为人类的突变率如此之高(U>>1,每代的每个人的突变远大于1个),而繁殖率又如此之低,这对一个物种来说是很矛盾的 。 人类,以及人类的近亲的有害突变率如此之高,以至于这些物种的存活很成问题 。 ”
人类基因组衰落的症状
人类基因组的衰变已经有了具体的症状 。
2017年,发表在《美国国家科学院院刊》上的另一项研究发现,在过去的80年里,爱学习的基因衰落了 。
研究者对近13万名出生在1910-1990年间的冰岛人进行了基因测序,并计算了62万个和受教育时长有关的多基因风险评分(Polygenic score) 。
他们发现,那些携带和更长受教育时间相关基因的人生的孩子更少,也就是说高学历基因在整个冰岛基因池中的百分比正变得越来越低 。 而即使是那些携带了“爱学习”基因,但事实上没有接受很长时间教育的人,生的孩子也更少 。
这项研究的主要作者 Kari Stefansson 表示:“人类是因为大脑才和其他物种不一样,而教育是训练大脑的重要途径 。 但是和受教育年限有关的基因在基因池里却正变得越来越少 。 ”他们还估计,平均每10年,冰岛人的IQ就会下降0.3分(IQ均值为100,大多数人的IQ在70-130之间) 。

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