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人类可能仍在进化,而且比历史上任何时候都更快

神译局 · 2020-06-28
人类仍然在进化,而且可能比以往任何时候都要快。

编者按:人类进化似乎是很久以前发生的事,但这种想法是错误的。成年人饮用牛奶的能力、智齿逐渐消失、抗病基因在不断增加都是人类进化的结果,而这些变化是在最近几千年内发生的。

现代人生活在一个衣食无忧的时代,虽然现代医药大大降低了自然规律对人类的选择强度,相比几千年上万年来我们的祖先,但自然选择不是决定人类进化的唯一因素。

研究表明进化过程可能永远不会停止。人类从自然选择的压力中解放出来,只会让它们受到其他进化过程的影响,使我们更难预测未来的人类会是什么样子。然而,很有可能在现代医学的保护下,未来几代人将面临更多的基因问题。本文来自The Conversation,原标题《Human Evolution Is Still Happening – Possibly Faster Than Ever》

是的,我们还在不断进化。

现代医学让每个人都活的越来越久,我们很容易认为人类的进化可能已经停止了。更好的医疗服务扰乱了进化的一个关键驱动力:只让一部分人活得更久,使他们更有可能将自己的基因传递下去。但如果我们看一下人类DNA的进化速度,就会发现人类的进化并没有停止,甚至可能比以往更快。

进化是一个物种在一代又一代的过程中,DNA逐渐发生变化的过程。它可以通过自然选择发生,即通过基因突变产生的某些特征,有助于生物体的生存或繁殖,所以这种突变更有可能传递给下一代,随着这种基因在一个种群中增加,这些突变及其相关性状在整个群体中变得更加普遍。

通过观察全球范围的DNA的研究,我们可以看到证据表明,自然选择已经发生了变化,并将继续发生变化。现代医疗保健使我们避免了选多曾经无法避免的死亡,但在无法获得良好医疗保健的国家,人口中的进化仍在继续。传染病爆发的幸存者通过将他们的基因抵抗力赋予后代,来推动自然选择。人类的DNA显示了对拉沙热和疟疾等致命疾病的基因抵抗力选择的证据。在疟疾仍然常见的地区,针对疟疾抗性基因的自然选择仍在进行。

人类也在适应环境。在中国西藏地区、埃塞俄比亚和安第斯山脉的人口中,使人类能够在高海拔地区生活的基因突变更加普遍。基因突变在西藏的传播可能是人类中最快的进化变化,发生在过去3000年内的时间。这种增加血氧含量的突变基因的在这一地区迅速飙升,使当地人在高海拔地区具有生存优势,从而提高了儿童的存活率。

进化解释了为什么我们还能喝牛奶。

饮食是适应环境的另一个方面。来自因纽特人DNA的证据显示,最近的一种基因适应性使他们能够在富含北极哺乳动物的脂肪的饮食中茁壮成长。研究还表明,自然选择有利于一种突变,使成年人能够产生乳糖酶(分解牛奶糖的酶),这就是为什么一些人群在断奶后能够消化牛奶的原因。超过80%的西北欧人能够消化牛奶,但在东亚部分地区,由于牛奶的饮用量少得多,乳糖不耐受是常态。和高海拔适应一样,消化牛奶的能力在人类中不止一次地进化,可能是最近最明显的一种自然选择。

我们很可能也在适应不健康的饮食。一项关于20世纪美国家庭遗传变化的研究发现,人类基因选择降低血压和胆固醇水平,而现代饮食会显著地提高这两个水平。

然而,尽管有这些变化,自然选择只影响我们8%左右的基因组。根据中性进化理论(这一学说认为多数或绝大多数突变都是中性的。即无所谓有利或不利,因此对于这些中性突变不会发生自然选择与适者生存的情况),基因组部分突变可能会在种群中偶然发生。如果自然选择被削弱,不利于人类的突变就不会那么有效地被清除,这可能会增加它们出现的频率,从而增加进化的速度。

但是中性进化理论不能解释为什么有些基因的进化速度比其他基因快很多。我们通过比较人类与其他物种的DNA,来衡量基因进化的速度,这也使我们能够确定哪些基因只在人类中快速进化。其中一个快速进化的基因是人类加速区1(HAR1),它是大脑发育过程中需要的。随机的一段人类DNA与黑猩猩对比物的平均相同度超过98%,但人类HAR1的进化速度非常快,与黑猩猩的相似度只有85%左右。

尽管科学家们可以观察到这些变化正在发生,以及如何快速地发生,但我们仍然没有完全理解为什么快速进化会发生在一些基因,而不在其他基因上。原本我们以为这完全是自然选择的结果,现在我们知道不一定是。

最近,人们的注意力集中在偏移基因转换的过程中,当我们的DNA通过精子和卵子传递时,就会发生偏向基因转换。制造这些性细胞涉及打破DNA分子,重新组合它们,然后修复基因的断裂,分子修复往往是以一种偏向性的方式发生的。

DNA修复会导致基因的进化

DNA分子是由四种不同的化学碱基组成的,即C、G、A和T,修复过程更倾向于使用C和G碱基进行修复,而不是A或T。

DNA常规修复位点的G和C的增加导致了我们基因组部分基因的超快速进化,这个过程很容易被误认为是自然选择,因为两者都会导致DNA在高度定位的位点发生快速变化。我们进化最快的基因中,大约有五分之一的基因,包括HAR1,都受到了这个过程的影响。如果GC变化是有害的,自然选择通常会反对它们。但随着自然选择的削弱,这个过程在很大程度上可以不受控制,甚至可以帮助加快我们DNA的进化。

人类的突变率本身也可能在发生变化。人类DNA突变的主要来源是产生精子细胞的细胞分裂过程。男性年龄越大,他们的精子发生的突变就越多。所以,如果他们对基因库的贡献发生了变化,例如,如果男性推迟生育,突变率也会发生变化。这就设定了中性进化的速度。

意识到进化并不只是通过自然选择发生的,这就表明这个进化过程不可能永远停止。将我们的基因组从自然选择的压力中解放出来,只会让它们受到其他进化过程的影响,使我们更难预测未来的人类会是什么样子。然而,很有可能在现代医学的保护下,未来几代人将面临更多的基因问题。

译者:蒂克伟

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