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        單基因突變可能有助于人類成為最佳的長跑運動員
        
			
        
				2019-03-22 15:13:13
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        二百萬到三百萬年前，單一基因的功能喪失引發(fā)了一系列重大變化，最終成為現(xiàn)代人類物種，從生育率到增加吃紅肉的癌癥風(fēng)險等一切都在改變。
        

        單基因突變可能有助于人類成為最佳的長跑運動員
        

        在9月12日出版的“英國皇家學(xué)會學(xué)報B”上發(fā)表的一篇新論文中，加州大學(xué)圣地亞哥分校醫(yī)學(xué)院的研究人員報告了對缺乏相同基因的小鼠的研究，稱為CMAH，結(jié)果數(shù)據(jù)表明失去的基因也可能有助于人類有充分證據(jù)表明自己是動物界最好的長跑運動員之一。
        

        在CMAH突變出現(xiàn)的大致同一時間，人類祖先正在從森林居民轉(zhuǎn)變?yōu)樯?，主要是在非洲干旱的大草原上。?dāng)他們已經(jīng)直立行走時，這些早期原始人的身體和能力正在發(fā)生巨大變化，特別是骨骼生物力學(xué)和生理學(xué)的重大變化導(dǎo)致長而有彈性的腿，大腳，強大的臀肌和擴張的汗腺系統(tǒng)能夠比其他大型哺乳動物更有效地散熱。
        

        科學(xué)家們說，這種變化有助于推動人類相對不知疲倦地長距離運行的能力的出現(xiàn)，允許祖先在其他食肉動物休息的當(dāng)天炎熱中捕食并追捕獵物，這種技術(shù)稱為持久性狩獵。
        

        “我們在20多年前發(fā)現(xiàn)了人類和我們最親近的生活進(jìn)化親戚，黑猩猩之間的第一個明顯的遺傳差異，”資深作者，醫(yī)學(xué)博士，加州大學(xué)圣地亞哥分校醫(yī)學(xué)和細(xì)胞與分子醫(yī)學(xué)杰出教授Ajit Varki說。醫(yī)學(xué)和UC San Diego / Salk人類學(xué)學(xué)術(shù)研究和培訓(xùn)中心的聯(lián)合主任。
        

        鑒于突變的大致時間及其對具有相同突變的小鼠模型的生育能力的記錄，Varki和人類學(xué)和病理學(xué)教授Pascal Gagneux博士開始研究遺傳差異如何促成起源的智人，包括現(xiàn)代屬智人和已滅絕的物種像能人與直立人。
        

        “由于小鼠也更容易出現(xiàn)肌肉萎縮癥，我有一種預(yù)感，有增加的長跑和耐力的連接智人，”瓦爾基說，“但我對這個問題沒有專業(yè)知識，無法說服任何人在我的實驗室里組織這個長期實驗。“
        

        最終，一位名叫Jon Okerblom的研究生接手了這項任務(wù)，制造了鼠標(biāo)跑輪和借用鼠標(biāo)跑步機。“我們評估了運動能力(缺乏CMAH基因的小鼠)，并注意到在跑步機測試期間和自愿輪胎運行15天后性能提高，”該研究的第一作者Okerblom說。研究人員隨后咨詢了加州大學(xué)圣地亞哥分校醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)系生理學(xué)研究科學(xué)家Ellen Breen博士，他補充說，這些小鼠表現(xiàn)出更強的抗疲勞能力，線粒體增加。呼吸和后肢肌肉，有更多的毛細(xì)血管，以增加血液和氧氣供應(yīng)。
        

        Varki說，數(shù)據(jù)表明CMAH的損失有助于提高骨骼肌的氧利用能力。“如果調(diào)查結(jié)果轉(zhuǎn)化為人類，他們可能已經(jīng)為早期原始人類提供了從樹木到開放范圍內(nèi)成為永久性狩獵采集者的選擇優(yōu)勢。”
        

        當(dāng)CMAH基因在二百萬到三百萬年前在人類中發(fā)生突變時，也許是為了應(yīng)對古老病原體引起的進(jìn)化壓力，它改變了后來的原始人和現(xiàn)代人使用唾液酸的方式 - 唾液酸是一個覆蓋表面的糖分子家族。所有動物細(xì)胞，它們作為與其他細(xì)胞和周圍環(huán)境相互作用的重要接觸點。
        

        人類突變導(dǎo)致稱為N-乙酰神經(jīng)氨酸(Neu5Gc)的唾液酸的損失，以及其前體的累積，稱為N-乙酰神經(jīng)氨酸或Neu5Ac，其僅相差一個氧原子。
        

        這種看似微小的差異幾乎影響到人體內(nèi)的每一種細(xì)胞類型，并且已被證明是混合的祝福。Varki和其他人已將CMAH基因和唾液酸的損失聯(lián)系起來，不僅提高了長跑能力，而且提高了早期原始人類的先天免疫力。唾液酸也可能是癌癥風(fēng)險的生物標(biāo)志物。
        

        相反，他們還報告說某些唾液酸與2型糖尿病風(fēng)險增加有關(guān);可能導(dǎo)致與紅肉消費相關(guān)的癌癥風(fēng)險升高;并引發(fā)炎癥。
        

        “他們是一把雙刃劍，”瓦爾基說。“一個遺失的基因和一個小的分子變化的后果似乎已經(jīng)深刻地改變了人類生物學(xué)和能力回到我們的起源。”
        
			

			
          
        
			
        
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