eLife:人类是如何失去体毛的

【字体: 时间:2023年01月06日 来源:eLife

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  猩猩、老鼠和马身上都有,但人类没有。为什么人类体毛明显比其他哺乳动物少,这一直是个谜。但是,对62种动物的遗传密码进行的首次比较,开始讲述人类和其他哺乳动物是如何失去的故事。

  
   

Untangling the Evolution of Hair Loss    

图片:一项史无前例的研究比较了62种哺乳动物的基因组,回答了关于形成人类特征的基本机制的问题:体毛稀少。    


猩猩、老鼠和马身上都有,但人类没有。为什么人类体毛明显比其他哺乳动物少,这一直是个谜。但是,对62种动物的遗传密码进行的首次比较,开始讲述人类和其他哺乳动物是如何失去锁的故事。

犹他大学健康学院和匹兹堡大学的科学家在《eLife》杂志上发表报告称,人类似乎拥有全身毛发的基因,但进化使它们失去了功能。这些发现指向了一组基因和基因组的调控区域,它们似乎对头发的形成至关重要。

这项研究回答了有关形成这一决定性人类特征的机制的基本问题。科学家们怀疑,这最终可能会导致脱发和化疗后恢复头发的新方法,或者是导致脱发的疾病患者。

这项研究进一步表明,大自然在位于进化树不同分支的哺乳动物身上至少部署了9次相同的策略。犀牛、裸鼹鼠、海豚和其他无毛哺乳动物的祖先沿着相同的路径踩踏、潜水和游泳,使一组共同的基因失效,以脱落毛发。

“我们采取了创造性的方法,利用生物多样性来了解我们自己的基因,这有助于我们确定基因组中对我们重要的东西有贡献的区域。”

无毛的好处  

无论是猴子粗糙的体毛还是猫柔软的皮毛,在动物王国里,毛发看起来都是不同的。脱发也是如此。人类头上有一撮特有的头发,但因为体毛不太显眼,我们就属于“无毛”一类。加入我们行列的还有其他有少量毛发的哺乳动物,比如毛发稀疏的大象、毛发稀疏的猪,以及有八字胡的海象。

发际线后移是有好处的。由于没有浓密的毛发,大象在炎热的气候中更容易降温,而海象在水中滑行也毫不费力。尽管有各种各样的原因,科瓦尔奇克的分析发现,这些和其他被分析的无毛哺乳动物在许多相同的基因中积累了突变。这些基因包括编码角蛋白的基因,以及构建毛干和促进头发生长的其他元素。

研究还表明,基因组的调控区域似乎同样重要。这些区域并不编码生成毛发的结构,而是间接地影响这一过程。它们指导着某些基因在何时何地启动,以及产生多少。

此外,筛选还发现了在毛发萌发中起作用的基因尚未被确定。结合其他证据,比如皮肤活跃的迹象,这些发现强调了一组可能与头发生长有关的新基因。

“有很多基因我们不太了解。我们认为它们可能在头发生长和保养方面发挥作用。”

解决脱发问题  

为了解开哺乳动物脱发之谜,研究人员在无毛动物中寻找进化速度比有毛动物快的基因。

“由于动物在进化压力下脱发,编码毛发的基因就变得不那么重要了。”“这就是为什么它们加快了自然选择允许的基因变化的速度。一些基因变化可能是脱发的原因。其他的可能是头发停止生长后的附带损害。”

为了进行搜索,他们开发了计算方法,可以同时比较基因组的数百个区域。他们调查了所分析的几十种哺乳动物物种中保守的19,149个基因和343,598个调控区域。在这个过程中,他们采取了一些措施,忽略了负责进化其他物种特有特征的遗传区域,比如适应水生生活。

作者解释说,这种无偏倚的筛查识别出了已知的头发基因,这证明了这种方法是有效的。这也表明,在屏幕中识别的那些不太明确的基因可能对有头发或没有头发同样重要。

研究人员现在正在使用同样的方法来定义与预防癌症、延长寿命和了解其他健康状况有关的基因区域。

“这是一种确定不同特征下的全球遗传机制的方法。”

文章标题

Complementary evolution of coding and noncoding sequence underlies mammalian hairlessness

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