用基因写成的人类史

同一个基因存在不同的变种，科学术语称之为“等位基因”（Allele）。通常情况下，一个基因的功能越重要，它的等位基因的数量就越少，因为重要的基因是很难被改变的。

人类生长激素受体基因（GHR）就是这样一个重要基因。它所编码的生长激素受体负责接收生长激素发出的指令，调控细胞的分裂和生长。人类的很多性状，包括出生时的体重、生长发育速度和青春期到来时间等等都和GHR基因密切相关。

但是，这样一个重要基因竟然有一个存在感超强的等位基因，名为GHRd3。这个等位基因在第三个外显子上缺失了一个长达2700碱基对的基因片段，导致其功能发生了巨大变化。此前的研究显示，该等位基因在人类不同族群当中的比例差异极大。非洲人群当中的比例最高，可达70%左右，而东亚人群比例最低，只有20%左右。西欧人群介于两者之间，比例约为30%。

一个功能如此重要的基因，为什么会在不同族群之间存在如此巨大的差异呢？要想解答这个问题，最好先做动物实验，看看这个基因到底有何功能。可惜该等位基因只存在于人类基因组当中，甚至和人类血缘最接近的黑猩猩都没有GHRd3，这个实验没法做。

好在我们如今有了CRISPR-Cas9基因编辑工具，可以很方便地修改实验动物的基因组。纽约州立大学布法罗分校（University at Buffalo）的一群遗传学家运用这套工具将实验小鼠GHR基因的相应部位切除，培养了一个类似GHRd3的小鼠品系。实验结果表明，当食物供给充足时，该品系和对照组之间没有差别。但当食物供给不足时，该品系雄鼠的体重要比对照组小了很多，而雌鼠却没有差别。换句话说，当食物匮乏时，该品系雄鼠和雌鼠的体重几乎一样了，而正常情况下雄鼠要比雌鼠重三分之一左右。

基因分析结果显示，当食物匮乏时，带有GHRd3等位基因的雄鼠的肝脏代谢模式变得和雌鼠一样了，这就是雄鼠体重变轻的原因。

研究人员将该结果写成论文，发表在2021年9月24日出版的《科学进展》（Science Advances）杂志上。作者认为，GHRd3等位基因的作用就是帮助携带者更好地应对食物匮乏，因为当食物严重不足时，活下去显然要比繁殖后代更重要，于是雄性的体重变小了，他们牺牲了自己的性吸引力，以换取更高的成活率。相比之下，雌性的体重已经足够小了，再降低反而有害，所以雌性不受该基因的影响。

根据以上这些研究结果，科学家们为我们描绘了一个此前没人知道的人类发展史。大约在100万～200万年前，生活在非洲的原始人类进化出了GHRd3等位基因。当时正值人类祖先开始在非洲大陆自由迁徙，直至走出非洲的关键时刻，陌生的新环境很可能会导致食物供应变得极不稳定，GHRd3等位基因便显出了优势，所以迅速在人群当中普及开来。分析结果显示，早期人类当中该等位基因的比例曾经高达90%以上，目前已经发现的尼安德特人和丹尼索瓦人基因组也全都带有该等位基因。

大约从5万年前开始，走出非洲的现代智人掌握了更高级的工具制造和捕猎技术，食物供应变得越来越稳定，于是欧洲人群和东亚人群的GHRd3等位基因的比例迅速下降，其中尤以东亚人群下降得最为显著，说明东亚人的技术进步速度很可能要快于欧洲人。非洲人在这方面变化不大，说明他们的技术进步速度十分缓慢，远远落后于那些走出非洲的同伴们。 科学科普等位基因基因