《自然》：進(jìn)化從未停止，你我依然被大自然改寫…

設(shè)置星標(biāo)★關(guān)注，從此你的世界多點(diǎn)科學(xué)~

傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，在過去一萬年的時間尺度上，演化不足以帶給人類顯著改變。但一項(xiàng)針對古代人類DNA 的最新分析表明，近萬年間的演進(jìn)并非微不足道，自然選擇塑造人類基因的規(guī)模不可小覷，數(shù)百種乃至數(shù)千種基因變異都在選擇之力驅(qū)動下增減起伏。

在沒人吸煙的古代

吸煙基因何以持續(xù)變化？

對人類來說，一萬年太久。但對人類演化而言，一萬年能算多久？

科學(xué)界長久以來的共識是“人類在過去一萬年間幾乎沒有進(jìn)化”。

“幾乎沒有”，說明還是有一點(diǎn)點(diǎn)，對嗎？沒錯，根據(jù)既有文獻(xiàn)可知，大約幾十種基因變異在此期間經(jīng)歷了自然選擇。

另一項(xiàng)學(xué)術(shù)觀點(diǎn)則是，人類的文化演進(jìn)，包括科學(xué)技術(shù)等各領(lǐng)域的文明成果，其影響力已徹底壓過生物演化。

然而，《自然》（Nature）雜志4月發(fā)布的一項(xiàng)大規(guī)模研究竟給出了顛覆性結(jié)論。作者團(tuán)隊(duì)分析了15 836具古人類遺骸的DNA后發(fā)現(xiàn)：短短一萬年間，有479種基因變異受到自然選擇青睞。此外他們推斷，另有數(shù)千種基因變異很可能也經(jīng)歷了自然選擇。

主要作者之一、哈佛醫(yī)學(xué)院遺傳學(xué)家大衛(wèi)·賴克(David Reich)就新發(fā)現(xiàn)表達(dá)了感慨：“變異數(shù)量多得讓人不可思議。”

賴克等人以一種能顯著增加乳糜瀉患病風(fēng)險的基因突變?yōu)槔榻B稱：該風(fēng)險突變直到4000年前才出現(xiàn)，這意味著乳糜瀉的歷史似乎比古埃及金字塔更短暫。后來它不斷擴(kuò)散、越發(fā)普遍。如今，全球約有8000萬名乳糜瀉患者，其免疫系統(tǒng)會攻擊麩質(zhì)并損害腸道。

在研究者看來，自然選擇是乳糜瀉風(fēng)險突變持續(xù)擴(kuò)散的源動力。攜帶者雖因它而更易遭遇自身免疫性疾病，卻也比未攜帶突變的個體擁有更多后代！

除了乳糜瀉風(fēng)險突變的演變，還有更多更令人費(fèi)解的發(fā)現(xiàn)。再舉一例，新研究顯示，過去一萬年間，那些增加吸煙習(xí)慣可能性的基因變異在歐洲人群中持續(xù)減少。

顯然，存在某些因素壓制了變異的發(fā)展，雖仍不明確是何種抑制力量，但可以肯定，原因絕非吸煙的健康危害，因?yàn)榛蝾l率下降趨勢持續(xù)萬年，而歐洲人吸煙的歷史僅約460年。

乳糖耐受變異幫助古人渡過饑荒？

賴克團(tuán)隊(duì)的成果已在演化生物學(xué)領(lǐng)域引發(fā)轟動。有人驚嘆于超1.5萬個古人類基因組的分析規(guī)模。更多同行則認(rèn)可研究結(jié)論，相信其中至少有一部分基因變異確實(shí)受到自然選擇影響。

當(dāng)然，疑慮與認(rèn)同并存。部分專家質(zhì)疑所謂“數(shù)千種基因變異都可能經(jīng)受自然選擇”的推論，比如哈佛醫(yī)學(xué)院遺傳學(xué)家薩沙·古謝夫(Sasha Gusev，未參與工作)就對此持保留態(tài)度，認(rèn)為新研究采用的統(tǒng)計(jì)方法有值得商榷處。

與賴克等人探索相同目標(biāo)的其他學(xué)者近些年也有重磅發(fā)現(xiàn)。

舉例來說，我們知道，非洲、亞洲和歐洲部分地區(qū)的人類馴化牛等家畜后，開始攝入牛奶等乳制品。與此相對應(yīng)的一個遺傳現(xiàn)象則是，一種幫助人類在成年后消化乳制品的突變擴(kuò)散開來，或許成了青銅時代古人熬過饑荒的遺傳密碼。

生物地球化學(xué)家理查德·埃弗謝德(Richard Evershed)等人于2022年撰文報道了上述發(fā)現(xiàn)。

基因頻率的變化趨勢可以逆轉(zhuǎn)

21世紀(jì)初，以賴克為首的學(xué)者團(tuán)隊(duì)開創(chuàng)了足以重構(gòu)人類演化史的新方法，即從古代骨骼中提取DNA。2015年，賴克實(shí)驗(yàn)室利用古 DNA提取技術(shù)開展了一項(xiàng)針對自然選擇的篩查。

他們發(fā)現(xiàn)了12種受自然選擇影響的變異，其中包括幫助成人消化牛奶的變異。后續(xù)研究又將總數(shù)提升至21 種。

再往后，賴克團(tuán)隊(duì)積累下海量的古DNA新樣本；與此同時，《自然》論文的另一位主要作者、哈佛醫(yī)學(xué)院阿里·阿克巴里(Ali Akbari)則開發(fā)出全新分析方法。當(dāng)他們最后發(fā)現(xiàn)近萬年來涌現(xiàn)如此豐富的新變異時，阿克巴里無比震驚：“我花了近兩年時間，才確信這一結(jié)果是真實(shí)的。”

在已然明確的479種變異中，除乳糜瀉相關(guān)基因，值得一提的還有血型基因突變。A型、B型抑或O型——個體攜帶的何種血型取決于他們繼承了何種變異。

此外，根據(jù)文章介紹，大約6000年前的B型血變異在歐洲及周邊區(qū)域還十分罕見，但此后迅速擴(kuò)散；如今這些地區(qū)已有10%的人口攜帶該變異。

另一方面，自然選擇的歷程有時會發(fā)生逆轉(zhuǎn)。此話怎講？

阿克巴里引用免疫系統(tǒng)基因TYK2作為案例：

該基因的一種變異會大幅增加結(jié)核病風(fēng)險，而研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，從9000年前到3000年前，這種風(fēng)險變異在人群中的頻率先穩(wěn)步增長，后來逆轉(zhuǎn)趨勢，逐漸減少；似乎曾經(jīng)的優(yōu)勢轉(zhuǎn)變?yōu)榱觿荨２贿^科學(xué)家尚不清楚原因。

或許，農(nóng)業(yè)帶給人類飲食的重大改變推動了演化趨勢逆轉(zhuǎn)？又或者，近萬年間人類新增的許多疾病成為自然選擇的動力，最終使部分人類獲得抗病基因并存活繁衍？

威斯康星大學(xué)古人類學(xué)家約翰·霍克斯(John Hawks)推測，疾病有望解釋乳糜瀉突變的擴(kuò)散，因?yàn)樗赡茏屆庖呦到y(tǒng)對某些新病原體更具攻擊性。“我猜測突變針對的是腸道病原體。”

跨越千萬年時空，老基因影響新社會

阿克巴里與同事還發(fā)現(xiàn)，另有數(shù)千種基因變異在過去一萬年間出現(xiàn)了小幅但仍可謂顯著的增長，即便“保守”推測其中僅一半受到自然選擇影響，那也意味著約3800 種變異經(jīng)歷演化改變。

不過加州大學(xué)戴維斯分校的遺傳學(xué)家格雷厄姆·庫普(Graham Coop)對上述保守推測持保留態(tài)度：“從這里開始，證據(jù)開始變得薄弱。”庫普認(rèn)為其中許多變異在人群中擴(kuò)散可能無關(guān)自然選擇。

前文提到，埃弗謝德曾于2022年撰文介紹人類乳糖耐受突變的演化(文章同樣刊載于《自然》)。在那篇論文里，作者團(tuán)隊(duì)聚焦吸煙、糖尿病、受教育年限等563種性狀，并確定其中有44種在相關(guān)基因上呈現(xiàn)被自然選擇的跡象；這種選擇過程被稱為多基因選擇。

舉例而言，與2型糖尿病風(fēng)險相關(guān)的變異趨于罕見，與更大腰圍、高體脂率相關(guān)的變異呈同樣趨勢。

農(nóng)業(yè)大概是上述趨勢的推動力。狩獵采集者儲存脂肪的能力有助于度過食物匱乏期，但當(dāng)農(nóng)民長期食用小麥等高碳水食物時，這樣的能力反而有害。

其他性狀的變化則更難以解釋，比如“自然選擇青睞與受教育年限相關(guān)的基因變異”這項(xiàng)神奇發(fā)現(xiàn)。要知道，受教育年限是現(xiàn)代社會的指標(biāo)！究竟何種生物學(xué)機(jī)制令成千乃至上萬年前的基因影響到現(xiàn)代人在校園內(nèi)度過的時長？

賴克指出：“此類基因在過去的意義與在當(dāng)下的截然不同。”賓夕法尼亞大學(xué)遺傳學(xué)家伊恩·馬西森(Iain Mathieson，曾主導(dǎo)賴克團(tuán)隊(duì)2015年的研究)則認(rèn)為，關(guān)于吸煙、受教育年限等性狀的結(jié)論，其說服力不及與乳糜瀉等479 種變異相關(guān)的發(fā)現(xiàn)。

廣闊天地，大有雷同

賴克團(tuán)隊(duì)將之所以研究范圍限定于歐洲及周邊國家，部分原因在于古DNA 樣本大多來自這些地區(qū)。如阿克巴里所言：“我們未研究其他區(qū)域，因?yàn)槿狈ψ銐驍?shù)據(jù)解答問題。”

當(dāng)然，科學(xué)家正努力擴(kuò)大探索范圍。在一項(xiàng)尚未發(fā)表的工作中，阿克巴里團(tuán)隊(duì)分析了來自中國及周邊國家的1862份古DNA樣本。

他們發(fā)現(xiàn)，自然選擇在東亞人群中青睞的一部分變異，與在歐洲的重合。

加州大學(xué)洛杉磯分校遺傳學(xué)家南迪塔·加魯?shù)?Nandita Garud)表示，揭示近萬年來的自然選擇，不僅能闡明深遠(yuǎn)的人類歷史，還將幫助我們理解“基因變異如何影響健康”。

“當(dāng)發(fā)現(xiàn)某種變異與某種疾病存有關(guān)聯(lián)時，判斷它是否受自然選擇青睞至關(guān)重要。”

——南迪塔·加魯?shù)?/p>

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