Nature揭秘：人类为何失去尾巴？一个“跳跃基因”改变了人类进化历程
Nature揭秘：人类为何失去尾巴？一个“跳跃基因”改变了人类进化历程
2024年2月29日，美国哈佛大学和Broad研究所的夏波团队在Nature期刊发表了一篇封面论文，揭示了人类失去尾巴背后的遗传学机制。这一发现不仅解答了困扰科学家已久的进化之谜，还揭示了这一变化可能带来的意外风险。
为什么研究人类失去尾巴？
人类属于灵长类动物，而大多数灵长类动物都有尾巴。例如，许多树栖灵长类用尾巴来保持平衡，甚至将其作为“第五只手”来抓握树枝。然而，人类和我们的近亲猿类却失去了这一特征。这一显著的解剖学差异背后，隐藏着怎样的遗传学秘密？
AluY元件：尾巴消失的“元凶”
研究团队通过分析大量灵长类基因组数据，发现了一个关键线索：在TBXT基因中插入了一个名为AluY的短DNA序列。这个AluY元件只在类人猿中存在，而在其他灵长类动物中缺失。
Alu元件是人类基因组中常见的一类可移动遗传元件，约占我们DNA的10%。它们可以改变自己在基因组中的位置，有时会中断基因功能，有时则会改变蛋白质的表达方式。
在这个案例中，AluY与另一个古老的Alu元件AluSx1相互作用，导致TBXT基因的选择性剪切。这种剪切产生了一个缺少第6外显子的TBXT转录本（TBXTΔexon6），从而影响了尾巴的发育。
尾巴消失的时间点
研究发现，这一变化大约发生在2500万年前，当时古人类谱系与旧大陆猴子分道扬镳。这一时间点与人类祖先开始直立行走的时间相吻合，暗示了这一变化可能促进了人类的进化。
尾巴消失的代价
然而，失去尾巴并非没有代价。研究团队通过基因编辑小鼠实验发现，TBXTΔexon6转录本的存在会导致小鼠出现尾巴缺失或缩短的表型。更令人担忧的是，这种基因变异还会影响脊柱的正常发育，导致神经管闭合缺陷。
神经管畸形是一种严重的先天性疾病，可表现为无脑儿、脑膨出、脊柱裂等中枢神经系统异常。在人类中，这种疾病的发生率约为千分之一。这一发现表明，人类在获得直立行走能力的同时，也可能付出了更高的神经管畸形风险作为代价。
医学启示
这一发现不仅增进了我们对人类进化历程的理解，还为预防和治疗神经管畸形提供了新的思路。例如，通过补充叶酸等预防措施，可以降低神经管畸形的风险。此外，这一发现还提醒我们在追求进化优势的同时，也要警惕可能伴随而来的潜在风险。
这项研究历时多年，最早可以追溯到2021年9月提交的预印本。通过一系列严谨的实验和数据分析，研究团队最终揭示了这一困扰科学界已久的谜题。这一发现不仅丰富了我们对人类进化的认识，还为医学研究开辟了新的方向。