衰老进化中的遗传效应

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    [生物通讯]伊利诺斯大学(Urbana-Champaign)的一项新研究支持了通过作用在生命早期保持沉默但在生命后期可能产生不利影响的基因可以安全的减缓衰老过程这一理论。

    这项研究结果发表在本周的美国《国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）上。研究人员在文章并没有提出通过这种方法延缓衰老的想法，他们只是详细描述了他们基于数学预测模型对两个著名的有关衰老的进化理论进行检验的过程：对各年龄组果蝇(Drosophila melanogaster) 的100种不同基因型繁殖成功率进行分析。

    检验结果表明，还需要对哪些基因在衰老过程中起作用、起到何种作用以及何时起作用进行更多的研究，这样人工操作才不会引起后代的进化遭到损害，伊利诺斯大学生态与进化生物学计划的动物生物学家Kimberly A. Hughes说道。

    Hughes 表示，这项研究为突变累积（mutation accumulation ，MA)理论提供了最强有力的支持。这个理论认为衰老是受生命早期的生殖定向选择过程所控制的只在生命后期才被激活的基因的突变累积的结果，对于科学家而言，这个理论很难检验。

    这类基因的几个实例包括与亨廷顿氏症和几种生命后期发作癌症形式有关的基因。这样的突变存在于最初的生殖发育中，但直到生命后期才引起注意。在老年时期，当生殖还不再是生物体的主要功能时，突变累积就不会受到自然选择的抑制，从而增加患病风险。

    但另一个更广为接受的拮抗性多效（antagonistic pleiotrophy，AP) 理论却认为，衰老是由于在繁殖阶段提供帮助的基因－－例如编码雌激素的基因等－－在生命后期中产生有害作用发生的。根据拮抗性多效理论，自然选择眷顾于早期生活影响，因为这些早期生活影响导致繁殖后代的同时对后期的不利影响没有危害，Hughes 解释说。

    基于Hughes 在芝加哥大学攻读博士研究生时对年龄相关的近亲繁殖抑郁和遗传可变性进行的理论研究，她和她的同事培养果蝇来检查突变延迟会产生什么样的影响。

    这项新研究发现，在繁殖年龄段里，突变对繁殖的不利影响随年龄的增加显著增强－－对于纯合和杂合两种基因型都是如此。然而，在纯合系中，繁殖成功率下降得更为迅速，这与MA理论预测的一致。

    “这项研究使我们可以检测某些称为显性方差的遗传效应，只有MA理论预测显性方差会随年龄增长而增加。”Hughes指出。“检测这些效应的能力对于检验进化衰老理论而言十分关键，因为年龄相关的遗传效应的增加是MA理论所独有的预测，而其它种遗传效应在两个理论模型的预测中都会增加。

    虽然这项研究支持了MA理论，但拮抗性多效理论并没有因此而打折扣。“两个理论不是相互排斥的。”Hughes说。“它们都有可能发生，两类基因都可以累积。”

    如果遗传学家想要消除一个在早期生活中起着积极作用的基因对晚期生活的不利影响，那么这个基因在下一代中的综合功能就会被负向改变，Hughes 说。而操作那些对早期生活没有益处的基因来消除它们对晚期生活的不利影响，可能就不会引起后代在进化上的负面变化。

消息来源：伊利诺斯大学(Urbana-Champaign)

生物通编译自BIO.COM