“人之所以为人”与拷贝数变异有关

是什么使得人类在自然界中如此与众不同？最近，研究人员通过详细对比人类和其它九种灵长类基因组中额外和缺失的基因，为揭开此难题提供了新线索。详细过程刊登于7月31日《Genome Research》杂志。

　　

生物通报道：是什么使得人类在自然界中如此与众不同？最近，研究人员通过详细对比人类和其它九种灵长类基因组中额外和缺失的基因，为揭开此难题提供了新线索。

遗传学家很久以前便知道基因的额外或者缺失拷贝会引起Down综合症或者色盲等疾病，但直到最近，“拷贝数变异（copy number variations，CNVs）”才因为两个原因逐渐成为研究热点。一个原因是人类、黑猩猩、短尾猴等灵长类基因组测序工作的完成，使进行种内、种间基因拷贝数对比成为可能；另一个是采用研究癌症时使用的比较基因组杂交（comparative genomic hybridization，CGH），检测基因组分析中遗漏的拷贝数变异。CGH成为科罗拉多大学基因组研究人员James Sikela与其同事评估人类与其近亲的拷贝数变异的主要手段。

Sikela等将已知的2.4万个人类基因与黑猩猩、大猩猩、倭黑猩猩、猩猩、长臂猿、短尾猴、狒狒、狐猴和狨的DNA进行对比。利用CGH，研究人员选择一段DNA作为靶标——此次研究中，每个人类基因都是靶标——然后检测与其结合的互补DNA链。详细过程刊登于7月31日《Genome Research》杂志。

Sikela等总共发现4000多个基因的拷贝数存在系特异性（lineage-specific）变异，数量随着进化时间稳定上升。比如人类只比其近亲多出了84个拷贝数上升的基因。相反，有6千万年进化史的狐猴，有1180个基因有额外拷贝。加州大学圣地亚哥分校人类/黑猩猩差异性研究专家Ajit Varki 说：“这进一步证实人类和其它灵长类的基因组差异很大，比我们所预料的还要复杂。然而，许多差异有可能或不可能与‘人之所以为人（humanness）’有关。”

冷泉港实验室擅长研究拷贝数变异的遗传学家Jonathan Sebat认为，这些结果“言之过早”，而且感觉这份报告“在推测生物效应中非常随便。”Sikela说这篇文章意味着假设发展(hypothesis-generating)，希望这种推测“至少指出某些值得进一步研究的基因。”

编码水通道蛋白7（aquaporin 7）的基因就是这些基因中的一种。人类的aquaporin 7有5个拷贝，其它灵长类只有两个拷贝。研究人员推测此基因与运动引发的出汗和耐力跑（人类特有能力之一）有关。与此相似，大猩猩的γ-谷氨酰基移换酶(γ-glutamyltransferase, GGT)家族有许多额外基因。这一点非常重要，因为γ-谷氨酰基移换酶有解毒作用，而大猩猩的食谱中有100多种含毒量高的植物。

研究人员在不同物种中寻找倾向于出现基因复制和丢失的染色体区域，推测这些“基因幼儿园”是进化的热点。“这是一把双刃剑，”Sikela说，“它容易致病，但有利的一面是增加了进化可用的变异，是进化燃料。”像研究人员所强调的，可能会拓宽大猩猩的食谱的基因家族在人类中是“缺斤短两”，与引发心脏问题等疾病的DiGeorge综合症有关。

曾发现过一个能够强有力帮助人类抵抗HIV感染的基因拷贝数变异的美国德州大学健康科学中心Sunil Ahuja说，校对基因的增加、缺失与功能之间的联系，还需要更多的细节工作。“这些是初步的Google图谱……现在我们需要继续对每个模块进行观察。”（生物通 小粥）