Science：抵抗病原体的通用遗传学策略

芝加哥大学和牛津大学的科学家对人类和猩猩进行了全基因组分析，找到了进化过程中平衡选择的新实例。他们发现在至少六个基因组区域中，人类和猩猩共享着同样的基因突变组合，这样的平衡选择使人类和猩猩可以保有多条防御线，以便应对病原体演化出的新武器。文章发表在二月十四日的Science杂志上，

　　

生物通报道：平衡选择（balancing selection）能够在种群中维持遗传学多样性，而不是仅选择一个最有利的基因型。芝加哥大学和牛津大学的科学家对人类和猩猩进行了全基因组分析，找到了进化过程中平衡选择的新实例。他们发现，在至少六个基因组区域中，人类和猩猩共享着同样的基因突变组合。文章发表在二月十四日的Science杂志上。

研究人员指出，这些区域的基因突变可以追溯到人类和猩猩数百万年前的共同祖先。他们还强调，人类宿主和病原体存在动态的协同进化，而这对于维持遗传学多样性很重要。

平衡选择可以在进化中保留所有的遗传学可能。在人体内就有一个经典例子，两个版本血红蛋白基因的共存。这两个基因分别是标准版血红蛋白和血红蛋白S，血红蛋白S这一突变会改变红细胞的形态和功能。携带两个标准型血红蛋白基因的人得疟疾的风险高，而携带一个标准型基因和一个血红蛋白S基因的人对疟疾有一定的抵抗力。如果携带有两个血红蛋白S基因，人就会得镰状细胞贫血，这是一种严重的终身性循环系统疾病。

研究人员新发现的六个基因组区域并不编码蛋白，“我们还不知道它们的功能”文章作者，芝加哥大学的Molly Przeworski教授说。有线索表明这些区域参与了宿主与病原体的相互作用。

研究人员对10个来自非洲西部的猩猩和59个撒哈拉以南地区的非洲人进行了遗传学数据分析，人类遗传学数据来自千人基因组计划。他们在其中寻找源于人类和猩猩共同祖先的基因突变，这些突变在两个种系中都得以保存至今。这些基因组区域的突变持续了如此之久，意味着它们“必然在进化中具有重要功能，”文章的第一作者Ellen Leffler说。

“在数百万年间，自然选择在群体中维持基因突变的实例并不多见，”作者写道。人们最熟知的人类与猩猩共享的平衡多态性（balanced polymorphism）是主要组成相容性复合体MHC，这类基因帮助免疫系统区分自身与入侵者（如细菌或病毒）。去年Przeworski领导的研究团队还发现，人类与长臂猿共享ABO血型系统相关的基因突变。而这项新研究所发现的六个平衡选择实例与MHC类似，也在抵御感染性疾病中起作用。

机体与病原体之间的战争并非一成不变，实际上更像是一场动态的军备竞赛。平衡选择使人类和猩猩可以保有多条防御线，以便应对病原体演化出的新武器。

“研究结果意味着，人类宿主与病原体之间存在动态的协同进化，而这对于塑造人类遗传学多态性很重要，” Przeworski说。“这是人类进化过程中的另一种选择压力。”

 

（生物通编辑：叶予）

生物通推荐原文摘要：

Multiple Instances of Ancient Balancing Selection Shared Between Humans and Chimpanzees

Instances in which natural selection maintains genetic variation in a population over millions of years are thought to be extremely rare. We conducted a genome-wide scan for long-lived balancing selection by looking for combinations of SNPs shared between humans and chimpanzees. In addition to the major histocompatibility complex (MHC), we identified 125 regions in which the same haplotypes are segregating in the two species, all but two of which are non-coding. In six cases, there is evidence for an ancestral polymorphism that persisted to the present in humans and chimpanzees. Regions with shared haplotypes are significantly enriched for membrane glycoproteins, and a similar trend is seen among shared coding polymorphisms. These findings indicate that ancient balancing selection has shaped human variation and point to genes involved in host-pathogen interactions as common targets.