這項研究來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)象同我們的常識相違背——這類減少后代數(shù)量，進(jìn)而影響存活個體數(shù)的突變，應(yīng)該在自然選擇過程中很快被淘汰掉，但為什么這種疾病的患病率依然如此之高呢?。
尋找漏網(wǎng)之魚
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的原因是，這些基因僅僅在男性中表達(dá)。當(dāng)一個突變只能影響種群中的一半個體，那么無論危害多大，它都能夠通過另一半個體暢通無阻傳遞給下一代。
在目前的研究中，研究人員擴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)項目上，該項目擁有一座人類基因表達(dá)的數(shù)據(jù)庫，這些基因表達(dá)數(shù)據(jù)來自近550名成年捐贈者提供的器官和組織樣本。該項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分析了大約兩萬個編碼蛋白的基因，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個基因的表達(dá)活性與性別有關(guān)，它們至少在人體某一個組織中存在差異。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有關(guān)。同樣，有關(guān)肌肉生長的基因在男性中表達(dá)量更高，而與脂肪儲藏有關(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，自然選擇是否會給這些特定的基因較大或是較小的選擇壓力。也就是說，這些有害突變會多大程度上被淘汰掉，或是在種群中保留下來?事實上，研究人員發(fā)現(xiàn)在這類基因中，選擇的效率要低些。“越是在單個性別中所特有的基因，承受的自然選擇壓力也就越小。另一個差異是：在男性之中，自然選擇的程度更低。”Gershoni說。
盡管研究人員尚未給這種差異一個完備的解釋，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。”Pietrokovski解釋道：“因此自然選擇會對這些基因放松警惕，讓那些只對雄性有害的基因成為漏網(wǎng)之魚。
其他表達(dá)差異
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，表達(dá)量急劇衰減。研究人員認(rèn)為，這個基因在更年期到來之前都會具有活性，同時保護心臟;但在其表達(dá)關(guān)閉之后，會導(dǎo)致心臟病和骨質(zhì)疏松。
另一個主要在女性中表達(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神經(jīng)系統(tǒng)的保護，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，但是個體的利用不同。”Gershoni說。“因此談到兩性之間的不同，我們意識到演化主要是在基因表達(dá)層面發(fā)揮作用。”Pietrokovski補充道：“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，也包括那些使生育能力降低的基因。從這種優(yōu)勢中，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，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。
