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除去一些众所周知的区别,男性与女性在很多不那么明显的地方同样存在差异,例如某些疾病的患病率和对某些药物的反应。这些差异是如何与性别联系起来的呢?很近研究人员发现,数千个能够编码蛋白质的基因的表达情况,在两性间存在差别。
来源:Weizmann Institute of Science
翻译:撖静宜
审校:吴非
这项研究来自以色列魏茨曼科学研究所。研究人员发现,数千个能够编码蛋白质的基因的表达情况在两性之间存在差别。这些基因中的有害突变倾向于在人群中积累,而且具有较高的基因频率,同时该研究也解释了出现这种现象的原因。这些基因的基因图谱已经发表在
BMC Biology上,它进一步说明了男性和女性经历了不同而又互相联系的演化历程。
几年前,魏茨曼科学研究所分子遗传所的Shmuel Pietrokovski 教授和Moran Gershoni博士意识到,人类某些特定疾病的发病率普遍较高,这引起了他们的关注。一个典型案例是,在希望生育的夫妇中,大约15%被诊断为不孕不育,这一数据说明导致生育能力降低的突变相当普遍。但这种现象同我们的常识相违背这类减少后代数量,进而影响存活个体数的突变,应该在自然选择过程中很快被淘汰掉,但为什么这种疾病的患病率依然如此之高呢 ?
寻找漏网之鱼
Pietrokovski和Gershoni发现,那些特定影响精子形成的基因突变能够保留下来的原因是,这些基因仅仅在男性中表达。当一个突变只能影响种群中的一半个体,那么无论危害多大,它都能够通过另一半个体畅通无阻传递给下一代。
在目前的研究中,研究人员扩大了他们分析的范围,不癫痫药物有哪些注意事项仅局限在生殖所必需的基因中,而是在两性间表达不相同的基因。为了确定这些基因,研究人员将眼光放在了GTEx(Genotype-Tissue Expression)项目上,该项目拥有一座人类基因表达的数据库,这些基因表达数据来自近550名成年捐赠者提供的器官和组织样本。该项目使得我们*一次绘制两性之间具有差异表达的基因的基因图谱。
Pietrokovski和Gershoni分析了大约两万个编码蛋白的基因,按照性别将它们分类,以找出那些存在差异表达的基因。他们很终发现,大约6500个基因的表达活性与性别有关 ,它们至少在人体某一个组织中存在差异。例如,一些基因在男性皮肤中的表达量要高于女性,,这些基因与体毛的生长有关。同样,有关肌肉生长的基因在男性中表达量更高,而与脂肪储藏有关的基因则在女性中表达量更高。
随后,研究人员关注了这些突变积累的倾向。他们希望揭示,自然选择是否会给这些特定的基因较大或是较小的选择压力。也就是说,这些有害突变会多大程度上被淘汰掉,或是在种群中保留下来?事实上,研究人员发现在这类基因中,选择的效率要低些。越是在单个性别中所特有的基因,承受的自然选择压力也就越小。 另一个差异是:在男性之中,自然选择的程度更低。Gershoni说。尽管研究人员尚未给这种差异一个完备的解释,但是他们表示,20世纪30年代提出的性别演化理论指出:在很多物种中,雌性能产生的后代数量十癫痫如何治疗效果更好分有限,而雄性可以产生的后代在理论上却要多得多。因此,物种中存活个体的数量更依赖于能够生育的雌性的数量而不是雄性。Pietrokovski解释道:因此自然儿童癫痫病的早期症状选择会对这些基因放松警惕,让那些只对雄性有害的基因成为漏网之鱼。
其他表达差异
除了生殖器官外,研究人员发现在乳腺中存在一些与性别相关的基因。这本并不出人意料,但令人惊奇的是,这些基因中大约一半都在男性中表达。由于男性的乳腺设备齐全但是基本上不发挥作用,因此研究人员推测这些基因可能与抑制泌乳有关。
另一些基因差异表达的场所则有些出人意料。一些基因仅仅在女性的左心室中表达,其中一个基因也与钙的摄取有关,它在年轻女性中的表达量非常高,但随着年龄的增长,表达量急剧衰减。研究人员认为,这个基因在更年期到来之前都会具有活性,同时保护心脏;但在其表达关闭之后,会导致心脏病和骨质疏松。
另一个主要在女性中表达的基因在大脑中具有活性,尽管目前这个基因的具体功能还不明晰,但是科学家认为此基因可能参与对神经系统的保护,避免患上帕金森病,这种疾病在男性中发病率较高、发病时间也较早。研究人员也确定了,在女性肝脏中表达的基因能够调节药物代谢,这为在药物代谢过程中两性之间的差异提供了分子依据。
在基础的基因组方面,我们所有人之间都是近乎相同的,但是个体的利用不同。Gershoni说。因此谈到两性之间的不同,我们意识到演化主要是在基因表达层面发挥作用。Pietrokovski补充道:矛盾的是,在与性别相关的基因中,有害突变反而更容易留下来,也包括那些使生育能力降低的基因。从这种优势中,男性和女性经历了不同的选择压力,至少在某种程度上,人类演化应该被看做是协同进化。不过,研究人员依然需要进一步阐明,两性之间存在差异。