Science：罕見(jiàn)等位基因

日期：2012-05-14 08:11:26

來(lái)自美國(guó)康奈爾大學(xué)的研究人員發(fā)表了題為“Recent Explosive Human Population Growth Has Resulted in an Excess of Rare Genetic Variants”的文章，分析了近年來(lái)人口增長(zhǎng)對(duì)人類遺傳突變預(yù)期譜的影響，發(fā)現(xiàn)人類數(shù)量增長(zhǎng)發(fā)生了變化，因此出現(xiàn)了更多的罕見(jiàn)等位基因。相關(guān)成果公布在Science雜志上。

這是為什么呢？在人口恒定的群體中，每個(gè)個(gè)體平均有兩個(gè)后代，并存活到再有后代。許多人都沒(méi)有孩子，或者只有一個(gè)孩子，只有少部分人群會(huì)有超過(guò)4個(gè)孩子。而在這種人口恒定群體中，出生即帶有新突變的個(gè)體會(huì)有50%的機(jī)會(huì)把這個(gè)突變傳遞給下一代，而超過(guò)三分之一（36%）突變則沒(méi)有一次機(jī)會(huì)能傳遞下去，另外三分之一會(huì)被遺傳給其中一個(gè)孩子，同樣在下下代則會(huì)出現(xiàn)相同的比例。

這不是自然選擇，而是隨機(jī)遺傳漂移（genetic drift），其凈結(jié)果就是大部分新突變被遺失了。

而在一個(gè)數(shù)量增長(zhǎng)的群體中，個(gè)體平均會(huì)有超過(guò)兩個(gè)的后代，而這多出來(lái)的額外的后代會(huì)增加新突變傳遞給下下代的幾率。換句話說(shuō)，更多的人也就意味著更少的遺傳漂移，隨著人口的增長(zhǎng)，新型突變會(huì)在人群中低頻率增長(zhǎng)。

這是群體遺傳理論中最基礎(chǔ)的觀點(diǎn)，但是卻在測(cè)序技術(shù)中產(chǎn)生了問(wèn)題。短片段鳥槍測(cè)序法產(chǎn)生了大量的假陽(yáng)性突變，必須在全基因組數(shù)據(jù)中進(jìn)行過(guò)濾。如果不過(guò)濾出來(lái)，那么得到的有關(guān)人類生物許多方面的結(jié)果，就是錯(cuò)誤的。而最簡(jiǎn)單的過(guò)濾方法也需要對(duì)希望找到多少個(gè)罕見(jiàn)突變有所了解，尤其是某個(gè)個(gè)體中有多少個(gè)。這種預(yù)期在增長(zhǎng)群體中都是不同的。

這篇文章提出了一些新模型，指出比較于人口恒定的常用空模型（null model），考慮到人口增長(zhǎng)的模型多么重要。他們分析了人群數(shù)目的增長(zhǎng)對(duì)檢測(cè)罕見(jiàn)基因變異能力的影響。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)在人類基因組中的罕見(jiàn)變異體數(shù)目比那些沒(méi)有考慮這一人口快速增長(zhǎng)的人口遺傳模型，或由樣本規(guī)模相對(duì)較小的實(shí)證研究所決定的人口遺傳模型所預(yù)測(cè)的要大得多。而結(jié)合了這一高增長(zhǎng)率的較大種群的研究則能較好地識(shí)別突變的頻率。

目前已經(jīng)有越來(lái)越多大規(guī)?；蚪M測(cè)序計(jì)劃在進(jìn)行，人類種群在過(guò)去的400個(gè)世代中至少擴(kuò)大了3個(gè)數(shù)量級(jí)，而其真正開(kāi)始大規(guī)模擴(kuò)大是在過(guò)去的2000年中。隨著各種基因組測(cè)序計(jì)劃的進(jìn)行，尤其是千人基因組計(jì)劃，我們對(duì)于人口變化歷史有更深入的了解，實(shí)際歷史人群的增長(zhǎng)和動(dòng)態(tài)變化也將幫助我們了解這些遺傳突變，以及它們對(duì)于表型的影響。