除去一些眾所周知的區(qū)別，男性與女性在很多不那么明顯的地方同樣存在差異，例如某些疾病的患病率和對(duì)某些藥物的反應(yīng)。這些差異是如何與性別聯(lián)系起來(lái)的呢？最近研究人員發(fā)現(xiàn)，數(shù)千個(gè)能夠編碼蛋白質(zhì)的基因的表達(dá)情況，在兩性間存在差別。
來(lái)源：Weizmann Institute of Science
翻譯：撖靜宜
審校：吳非
這項(xiàng)研究來(lái)自以色列魏茨曼科學(xué)研究所。研究人員發(fā)現(xiàn)，數(shù)千個(gè)能夠編碼蛋白質(zhì)的基因的表達(dá)情況在兩性之間存在差別。這些基因中的有害突變傾向于在人群中積累，而且具有較高的基因頻率，同時(shí)該研究也解釋了出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因。這些基因的基因圖譜已經(jīng)發(fā)表在BMC Biology上，它進(jìn)一步說(shuō)明了男性和女性經(jīng)歷了不同而又互相聯(lián)系的演化歷程。
幾年前，魏茨曼科學(xué)研究所分子遺傳所的Shmuel Pietrokovski 教授和Moran Gershoni博士意識(shí)到，人類某些特定疾病的發(fā)病率普遍較高，這引起了他們的關(guān)注。一個(gè)典型案例是，在希望生育的夫婦中，大約15%被診斷為不孕不育，這一數(shù)據(jù)說(shuō)明導(dǎo)致生育能力降低的突變相當(dāng)普遍。但這種現(xiàn)象同我們的常識(shí)相違背——這類減少后代數(shù)量，進(jìn)而影響存活個(gè)體數(shù)的突變，應(yīng)該在自然選擇過(guò)程中很快被淘汰掉，但為什么這種疾病的患病率依然如此之高呢？
Pietrokovski和Gershoni發(fā)現(xiàn)，那些特定影響精子形成的基因突變能夠保留下來(lái)的原因是，這些基因僅僅在男性中表達(dá)。當(dāng)一個(gè)突變只能影響種群中的一半個(gè)體，那么無(wú)論危害多大，它都能夠通過(guò)另一半個(gè)體暢通無(wú)阻傳遞給下一代。
在目前的研究中，研究人員擴(kuò)大了他們分析的范圍，不僅局限在生殖所必需的基因中，而是在兩性間表達(dá)不相同的基因。為了確定這些基因，研究人員將眼光放在了GTEx（Genotype-Tissue Expression）項(xiàng)目上，該項(xiàng)目擁有一座人類基因表達(dá)的數(shù)據(jù)庫(kù)，這些基因表達(dá)數(shù)據(jù)來(lái)自近550名成年捐贈(zèng)者提供的器官和組織樣本。該項(xiàng)目使得我們第一次繪制兩性之間具有差異表達(dá)的基因的基因圖譜。
Pietrokovski和Gershoni分析了大約兩萬(wàn)個(gè)編碼蛋白的基因，按照性別將它們分類，以找出那些存在差異表達(dá)的基因。他們最終發(fā)現(xiàn)，大約6500個(gè)基因的表達(dá)活性與性別有關(guān)，它們至少在人體某一個(gè)組織中存在差異。例如，一些基因在男性皮膚中的表達(dá)量要高于女性，，這些基因與體毛的生長(zhǎng)有關(guān)。同樣，有關(guān)肌肉生長(zhǎng)的基因在男性中表達(dá)量更高，而與脂肪儲(chǔ)藏有關(guān)的基因則在女性中表達(dá)量更高。
隨后，研究人員關(guān)注了這些突變積累的傾向。他們希望揭示，自然選擇是否會(huì)給這些特定的基因較大或是較小的選擇壓力。也就是說(shuō)，這些有害突變會(huì)多大程度上被淘汰掉，或是在種群中保留下來(lái)？事實(shí)上，研究人員發(fā)現(xiàn)在這類基因中，選擇的效率要低些?！?/span>越是在單個(gè)性別中所特有的基因，承受的自然選擇壓力也就越小。另一個(gè)差異是：在男性之中，自然選擇的程度更低?！盙ershoni說(shuō)。盡管研究人員尚未給這種差異一個(gè)完備的解釋，但是他們表示，20世紀(jì)30年代提出的性別演化理論指出：“在很多物種中，雌性能產(chǎn)生的后代數(shù)量十分有限，而雄性可以產(chǎn)生的后代在理論上卻要多得多。因此，物種中存活個(gè)體的數(shù)量更依賴于能夠生育的雌性的數(shù)量而不是雄性?！盤(pán)ietrokovski解釋道：“因此自然選擇會(huì)對(duì)這些基因放松警惕，讓那些只對(duì)雄性有害的基因成為漏網(wǎng)之魚(yú)。”
除了生殖器官外，研究人員發(fā)現(xiàn)在乳腺中存在一些與性別相關(guān)的基因。這本并不出人意料，但令人驚奇的是，這些基因中大約一半都在男性中表達(dá)。由于男性的乳腺“設(shè)備齊全”但是基本上不發(fā)揮作用，因此研究人員推測(cè)這些基因可能與抑制泌乳有關(guān)。
另一些基因差異表達(dá)的場(chǎng)所則有些出人意料。一些基因僅僅在女性的左心室中表達(dá)，其中一個(gè)基因也與鈣的攝取有關(guān)，它在年輕女性中的表達(dá)量非常高，但隨著年齡的增長(zhǎng)，表達(dá)量急劇衰減。研究人員認(rèn)為，這個(gè)基因在更年期到來(lái)之前都會(huì)具有活性，同時(shí)保護(hù)心臟；但在其表達(dá)關(guān)閉之后，會(huì)導(dǎo)致心臟病和骨質(zhì)疏松。
另一個(gè)主要在女性中表達(dá)的基因在大腦中具有活性，盡管目前這個(gè)基因的具體功能還不明晰，但是科學(xué)家認(rèn)為此基因可能參與對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的保護(hù)，避免患上帕金森病，這種疾病在男性中發(fā)病率較高、發(fā)病時(shí)間也較早。研究人員也確定了，在女性肝臟中表達(dá)的基因能夠調(diào)節(jié)藥物代謝，這為在藥物代謝過(guò)程中兩性之間的差異提供了分子依據(jù)。
“在基礎(chǔ)的基因組方面，我們所有人之間都是近乎相同的，但是個(gè)體的利用不同?！盙ershoni說(shuō)?！耙虼苏劦絻尚灾g的不同，我們意識(shí)到演化主要是在基因表達(dá)層面發(fā)揮作用?！盤(pán)ietrokovski補(bǔ)充道：“矛盾的是，在與性別相關(guān)的基因中，有害突變反而更容易留下來(lái)，也包括那些使生育能力降低的基因。從這種優(yōu)勢(shì)中，男性和女性經(jīng)歷了不同的選擇壓力，至少在某種程度上，人類演化應(yīng)該被看做是協(xié)同進(jìn)化。不過(guò)，研究人員依然需要進(jìn)一步闡明，這些能夠引起疾病和藥物反應(yīng)的基因，為什么在兩性之間存在差異?！?/span>
原文鏈接：
https://www.sciencedaily.com/releases/2017/05/170504104342.htm
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