(多效性、自然選擇和衰老的進化)的具有里程碑意義的論文,試圖解釋衰老起源的基礎,這篇論文中提出的觀點,被稱為拮抗多效性理論,現(xiàn)在仍然是衰老的主流進化解釋,雖然該理論得到了一定程度的支持,但它缺乏明確的全基因組證據(jù)。
該研究使用英國生物樣本庫(UK Biobank)的276406名參與者的遺傳、生殖和死亡登記信息,對拮抗多效性理論進行了測試。結(jié)果顯示,生殖和壽命在遺傳上呈強烈的負相關(guān),這意味著,在生命的早期促進生殖的基因突變,往往會縮短壽命。
該研究還發(fā)現(xiàn),攜帶導致高生育率的基因突變的人相比攜帶導致低生育率的基因突變的人能夠活到76歲的概率更低,這項研究為拮抗多效性理論提供了強有力的支持。
多效性是指一個基因控制多個性狀,拮抗多效性是指一個基因調(diào)控的某些性狀有利于生命早期的適合度,而另一些性狀則對生命晚期的適合度有害,生命在生活史的權(quán)衡中,被迫接受晚期有害作為早期有利的必要代價。也就是說,生命無法通過自然選擇達到完美。
對于生物學家來說,衰老具體指的是身體功能的逐漸下降,表現(xiàn)為生殖能力的下降和死亡率隨著年齡的增長而增加。
拮抗多效性理論認為,大多數(shù)增加生殖但減少壽命的基因突變具有更大的適合度優(yōu)勢,因此被進化選擇性偏愛。
在這項研究中,研究團隊使用英國生物樣本庫(UK Biobank)的276406名參與者的遺傳、生殖和死亡登記信息,從而在基因組尺度上評估生殖和壽命之間的遺傳關(guān)系。研究團隊檢查了數(shù)據(jù)庫中583個與生殖相關(guān)的基因突變的頻率,并發(fā)現(xiàn)與較高生殖率相關(guān)的幾個突變在幾十年變得更加常見,盡管它們同時與較短的壽命相關(guān)。這些突變的頻率增加可能是自然選擇的結(jié)果,以實現(xiàn)更高的生殖率。
該研究發(fā)現(xiàn),生殖特征和壽命之間存在很強的負遺傳相關(guān)性,具有較高生殖多基因評分(PGS)的個體活到76歲的概率較低。這項研究為人類衰老的拮抗多效性理論提供了有力證據(jù),并指出了生殖-壽命拮抗多效性的潛在分子機制。
這項研究為拮抗多效性理論提供了強有力的支持——衰老是自然選擇的早生和多生的一個副產(chǎn)物。自然選擇不太關(guān)心我們在完成生殖后還能活多久,因為我們的適合度(Fitness,指一個生物體將基因傳遞給下一代的能力)在很大程度上是由繁殖結(jié)束時決定的。
張建之教授還表示,有趣的是,當控制了遺傳學上預測的生殖數(shù)量和時間時,有兩個孩子對應著長的壽命(活到76歲的概率高),少于兩個或超過兩個孩子都會降低壽命。
生殖和壽命受到基因和環(huán)境的雙重影響。與環(huán)境因素相比,避孕、墮胎會對生殖產(chǎn)生重大影響,醫(yī)學進步會對壽命產(chǎn)生影響,相比之下,該研究中討論的遺傳因素對生殖和壽命發(fā)揮著次要作用。