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Cell Metab:中科院遗传所John Speakman研究组揭示肥胖进化机制

摘要 : 2016年9月22日,国际著名学术杂志《Cell》子刊《Cell metabolism》杂志在线发表了中国科学院遗传与发育生物学研究所John Speakman研究组的一项最新研究结果。研究指出没有证据证明肥胖是由于这些基因的适应性优势进化而来。

 2016年9月22日,国际著名学术杂志《Cell》子刊《Cell metabolism》杂志在线发表了中国科学院遗传与发育生物学研究所John Speakman研究组的一项最新研究结果,研究指出没有证据证明肥胖是由于这些基因的适应性优势进化而来。John Speakman研究组的博士生王冠琳为该文的第一作者,遗传发育所研究员John Speakman为该论文的通讯作者。

对人类祖先来说,储存脂肪的基因在饥荒时期可能是有用的,但这些基因是否让后代更易发胖还存在争议。尽管目前流行的“节俭基因”假说(Thrifty Gene Hypothesis)饱受质疑,但是并没有直接的证据能推翻该假说。

“节俭基因”假说(Thrifty Gene Hypothesis)是美国遗传学家James Neel在1962年提出的,用于解释为什么现代人类会患有糖尿病。该假说认为,可能是因为人类祖先经历过饥荒事件。在饥荒时期,人类储存了更多的脂肪以生存,那些有糖尿病发病倾向的人更容易储存脂肪。核心观点就是:脂肪在饥荒中是有利的,所以很快被固定下来。这不仅解释了为什么糖尿病会有遗传倾向,也解释了为什么我们的基因让我们变胖。James Neel将这一假说命名为“节俭基因”假说(Thrifty Gene Hypothesis)。

节俭基因假说之所以非常流行,可能是因为它简单易懂并且很直观。但如何直接验证该假说?回到过去,去观察那些携带有肥胖基因的人在饥荒事件中的存活率是否更高显然是不可能的。2008年,学术界提出通过现代分子遗传学的方法来解决这一问题。如果这些基因被自然选择所保留下来的话,会在基因组上留下印记。通过寻找这样的印记可以发现引发肥胖的基因是否经历了正选择。

John Speakman研究组对公共数据库HAPMAP和1000 Genomes Project中的相关数据进行了检索和分析,结果发现,目前已知的肥胖相关的所有115个基因中,只有9个经历了正选择,这与随机选取的对照组基因中发现正选择的频率接近。而且,在这9个位点中,还有5个是保护型的,即与维持体重而非促进肥胖相关。该结果与节俭基因假说矛盾。该研究表明,肥胖的进化过程可能不仅仅是自然选择的适应过程,实际上要复杂得多。

图为CEU人群中不同SNP的单倍型图。图A为经历了正选择的正对照SNP存在long haplotypes(长单倍型),而在图B(肥胖相关SNP)和图C(负对照SNP)中都没有观察到这一现象,这表明和肥胖相关的基因没有经历强的正选择。

原文链接:

Analysis of Positive Selection at Single Nucleotide Polymorphisms Associated with Body Mass Index Does Not Support the “Thrifty Gene” Hypothesis

原文摘要:

The “thrifty gene hypothesis” suggests genetic susceptibility to obesity arises because of positive selection for alleles that favored fat deposition and survival during famines. We used public domain data to locate signatures of positive selection based on derived allele frequency, genetic diversity, long haplotypes, and differences between populations at SNPs identified in genome-wide association studies (GWASs) for BMI. We used SNPs near the lactase (LCT),SLC24A5, and SLC45A2 genes as positive controls and 120 randomly selected SNPs as negative controls. We found evidence for positive selection (p < 0.05) at nine out of 115 BMI SNPs. However, five of these involved positive selection for the protective allele (i.e., for leanness). The widespread absence of signatures of positive selection, combined with selection favoring leanness at some alleles, does not support the suggestion that obesity provided a selective advantage to survive famines, or any other selective advantage.

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