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中英科学家首次直接测量人类进化的步伐速率

2009-08-29
人类进化
中英科学家首次直接测量人类进化的步伐速率

  新华网伦敦2009年8月28日电(记者黄堃)从曾经的猿到今天的人,人类在以什么样的步伐速率进化?中英科学家给出了遗传学中这个基本问题的答案。他们在最新一期《当代生物学》杂志上报告说,已成功直接测量出人类基因中核苷酸的突变率。

  这项研究由英国韦尔科姆基金会桑格研究所、中国人民解放军总医院、深圳华大基因研究院等机构合作完成。论文第一作者、桑格研究所的薛雅丽博士对新华社记者说:“我们利用最先进的脱氧核糖核酸(DNA)测序技术,对来自中国一个大家族中两名男性的Y染色体进行了测量,结果显示我们每个人身上都有约200个核苷酸突变。”

  DNA是人类主要的遗传物质,它呈双螺旋形的链条结构,核苷酸就是DNA链上的一个个“链环”,具有特定生物学功能的一段核苷酸就是常说的基因。每个人出生的时候,DNA链条上都会因为各种原因产生新的突变,不过大部分突变对人无害。这些突变所带来的遗传变异推动了从猿到人的进化过程。

  为测量这个突变速率,研究人员把目光投向了男性特有的Y染色体,因为其中大部分DNA片段都只是父子相传,不会融合母系基因,变化完全归于核苷酸突变。在中国江西省的一个偏僻小村庄中,研究人员找到了一个非常大的家族,其中两名男性在13代以前是同一个祖先,他们提供了良好的研究样本。

  然而,这在几年前还是一个不可能的任务。由于每个人身上都有几十亿个核苷酸,要通过一一对比来找出可能存在的几百个突变,“正应了那句老话‘大海捞针’”,薛雅丽介绍说。

  但今天,桑格研究所采用了新一代DNA测序技术,其一周产生的数据量相当于过去传统技术几年才能完成的工作量。领导这项研究的桑格研究所克里斯·泰勒史密斯博士说:“这是相关技术首次用于测量基因突变率,如果没有技术进步,这一工作是不可想象的。”

  研究人员利用新技术对上述两名男性的1000多万个核苷酸进行了对比,发现了12处不同,但其中8处是在体外细胞培养时产生的。因此,经过13代人的累积,在这1000多万个核苷酸中仅有4个真正的突变。由此可以推算出,每代每3000万个核苷酸中会产生1个突变,即每个人身上有约200个新产生的核苷酸突变。

  薛雅丽说:“以前科学家只能靠各种间接手段来推测人类基因突变率,而它是人类遗传学和医学遗传学领域非常重要的一个基本参数,就跟判断一列火车的行驶状况需要知道它的速率一样。这次直接测量成功,使得我们确切认识到人类自身在以什么样的步伐向前进化。”
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本栏目主要介绍人类的故事,包括人类的进化、人类的起源、人类学、人类研究、人类基因发现、中英科学家首次直接测量人类进化的步伐速率等。特别关注有关人与文化方面的研究。

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