夏波团队揭秘：无尾进化背后的脊柱隐患
夏波团队揭秘：无尾进化背后的脊柱隐患
近日，哈佛大学/Broad研究所夏波团队在《自然》杂志上发表了一项关于人类失去尾巴遗传机制的研究。研究表明，一个名为AluY的跳跃基因导致了人类祖先失去尾巴，但这一变化也增加了患脊柱裂的风险。这项发现不仅揭示了人类进化的复杂性，还提醒我们关注脊柱健康的潜在隐患。通过深入探讨TBXT基因的变化，研究人员进一步解释了为何人类失去了尾巴以及这背后可能带来的健康影响。
从意外伤到重大发现
这项研究的起源竟然源于一次偶然的意外。论文的第一作者兼共同通讯作者夏波在2019年夏天意外伤到了自己的尾骨，这让他重新思考一个儿时就曾思考过的问题：我们人类在进化过程中是如何丢掉自己的尾巴骨的？
以此为出发点，夏波等人分析比对了大量的灵长类基因组测序数据，寻找导致类人猿尾巴消失的关键基因。研究团队最终将目光锁定在一个名为TBXT（也叫T或者Brachyury）的基因上，他们发现了一个强有力的怀疑对象——一个名为Alu元件的短DNA插入。
跳跃基因与尾巴消失
Alu元件是人类基因组中常见的一类可移动遗传元件（MGE），其包含超过一百万个拷贝，约占我们DNA的10%。这类被称为转座子或“跳跃基因”的DNA序列可以改变自己在基因组中的位置，它们的活动也会产生不同的结果：大部分情况下，Alu的插入不会产生任何作用；但有时候，它们会中断基因并阻止其蛋白质的产生；而在一些情况下，它们可能会改变蛋白质表达的位置或方式。
研究团队发现，这个Alu元件存在于所有类人猿中，但在其他灵长类动物中缺失。更有趣的是，这个Alu元件来自AluY亚家族，是一种相对“年轻”的Alu，其插入时间与早期古人类尾巴缺失的时间点相吻合。
为了验证这一发现，研究团队使用CRISPR-Cas9技术在人类胚胎干细胞中单独敲除AluY或AluSx1。他们发现，无论是删除AluY还是AluSx1，都几乎完全消除了TBXTΔexon6转录本的产生。这一结果进一步证明了TBXTΔexon6转录本的存在可以导致小鼠的尾巴退化。
进化代价：神经管畸形风险增加
更令人惊讶的是，研究团队还发现，这种基因变化可能导致神经管闭合缺陷。在实验中，纯合的TbxtΔexon6/Δexon6突变是致命的，这些纯合子小鼠在胚胎期出现发育停滞和脊髓畸形，即便偶尔能进一步发育，小鼠也会在出生时死亡。这一现象类似于人类的神经管闭合缺陷，这类出生缺陷可能会导致脊柱裂（脊髓无法闭合），这在人类中十分常见，大约每1000名新生儿中就有1名受到影响！
这一发现揭示了人类进化过程中的一个有趣现象：我们为了获得直立行走的能力而失去了尾巴，但却为此付出了更高的神经管畸形风险作为代价。这一发现不仅有助于我们更好地理解人类进化历程，也为预防和治疗相关出生缺陷提供了新的线索。
科学启示与未来展望
这项研究提醒我们，进化是一个充满权衡的过程。人类在获得某些优势的同时，也可能面临新的挑战。通过深入研究这些遗传机制，科学家们可以更好地理解人类进化过程中的关键事件，为预防和治疗相关疾病提供新的思路。
对于普通大众来说，了解这些科学发现有助于我们更加重视孕期保健和产前检查。例如，孕前及孕期适量补充叶酸可以显著减少神经管畸形的发生。此外，避免接触有害物质（如辐射、化学药品），预防妊娠早期感染，控制慢性疾病（如糖尿病）等健康生活方式，也能有效降低出生缺陷的风险。
夏波团队的这项研究不仅揭示了人类进化的一个重要谜题，也为我们理解遗传变异与疾病之间的关系提供了新的视角。它告诉我们，科学探索往往始于一个简单的疑问，而这些看似平常的疑问，最终可能引领我们走向重大的发现。