人类是如何失去尾巴的?为什么这项研究等了两年半才发Nature

在小鼠身上进行的一系列优雅的实验揭示了导致人类猿类祖先失去附属物的基因变化。

　　

“我的尾巴呢?”遗传学家Geneticist Bo Xia小时候就问过这个问题，几年前，当他在纽约大学读博士期间从尾骨损伤中恢复的时候，这个问题又出现在他的脑海里。

Xia和他的同事们现在有了答案。研究人员发现，大约2500万年前，人类和其他类人猿共有的一种基因变化可能导致了他们的祖先失去尾巴。

研究人员发现，携带类似基因变异的小鼠尾巴较短或缺失，但这一发现来之不易。这项研究于2月1日28日发表:在向《Nature》杂志提交并作为预印本发表近900天后，因为需要做额外的工作来培育几株基因编辑的小鼠，并证明遗传变化具有预测的效果。

“尊重作者，”德国基尔大学的人类遗传学家Malte Spielmann说，他在《Nature》杂志上评论了这篇论文。“他们真的做到了，我感到非常兴奋。”

没有尾巴的小鼠

与大多数猴子不同，猿类——包括人类——及其已灭绝的近亲没有尾巴。它们的尾骨，或称尾骨，是其他动物组成尾巴的椎骨的残余。目前在麻省理工学院博德研究所和位于马萨诸塞州剑桥市的哈佛大学工作的Xia并没有打算把他的博士学位投入到寻找这种特征的遗传基础上。但他的尾骨在一次出租车上受伤，重新激发了他对尾巴的好奇心。

出于直觉，Xia决定研究一种因在尾巴发育中起作用而闻名的基因。1927年，乌克兰科学家Nadine Dobrovolskaya-Zavadskaya描述了一种短尾实验室小鼠，她提出，这种小鼠携带一种名为T的基因突变，与人类的T基因类似，现在被称为TBXT。“你第一次用谷歌搜索就能找到这个基因，”Xia说。

快速搜索一下遗传学家版本的谷歌——由加州大学圣克鲁兹分校维护的基因组浏览器——就会发现，人类和其他类人猿在TBXT中携带了一种DNA插入，而其他有尾巴的灵长类动物，如猴子，则没有。

基因拼接

在2021年9月发布在bioRxiv上的预印本2中，Xia和他的同事们表明，猿的插入可以导致TBXT编码的蛋白质的缩短形式。他们提出，缩短发生在基因转录成信使RNA之后，当基因转录的多个蛋白质编码片段拼接在一起时。经过基因编辑的小鼠携带了一份小鼠版本TBXT的剪切拷贝，它们的尾巴有一系列缺陷。在一些，尾巴被缩短或完全缺失;在其他地方，它是扭曲的或超长的。

这一发现吸引了许多新闻报道，但预印本并没有显示，当将猿类基因插入小鼠TBXT时，可能会导致尾巴脱落。Spielmann：“他们还没有做主要实验。”

纽约大学系统生物学家Itai Yanai说，当这篇论文被提交给《Nature》杂志时，这些实验正在进行中。Itai Yanai领导了这项研究。他们最终证明，当基因插入被移植到小鼠基因组中时，并没有产生非常高水平的缩短版蛋白质，得到的小鼠有正常的尾巴。

研究人员还在小鼠身上植入了不同的TBXT基因。偶然的是，这导致了基因的错误拼接，就像在人类中一样。携带这种插入物的小鼠出生时尾巴很短或完全没有尾巴。

树浪子

额外的实验增加了研究的严谨性，即使总体结论基本相同。南卡罗来纳州克莱姆森大学(Clemson University)的进化遗传学家Miriam Konkel说:“制造所有这些小鼠品系是一项重大任务。当我看到这些作者所做的事情时，我真的很同情他们。”

Spielmann补充说:“事实证明，这是一篇更有说服力的论文。他们清楚地表明，这种变化会导致尾巴脱落。但它不是唯一的。”研究人员分析了140个与尾巴发育有关的基因，并确定了数千种猿特有的基因变化，这些基因变化可能也在尾巴缺失中发挥了作用。

纽约石溪大学的生物人类学家Gabrielle Russo说:“我真的很高兴看到人们在研究尾巴消失和长度减少的遗传机制。”Xia的研究小组说，尾巴的消失可能有助于猿类直立行走的能力，并使它们在树上呆的时间减少，但Russo并不确定。化石表明，早期猿类像树栖猴子一样用四条腿行走，数百万年后才进化为两足行走。

猿类并不是唯一没有尾巴的灵长类动物。山魈、一些猕猴和大眼睛的夜行动物懒猴都没有尾巴，这表明这种特征进化了很多次。

“在开发过程中可能会有多种方式失去尾巴。我们的祖先选择了这种方式，”Xia说。