大家在生活中或多或少都听说过一些遗传性疾病,比如遗传性耳聋、地中海贫血等,遗传性疾病只跟少数人有关吗?如果个体遗传了两个拷贝的隐性致死突变(即一个拷贝来自父亲,另一个拷贝来自母亲),就会患上严重的遗传性疾病甚至死亡。Genetics杂志发表一项研究指出,平均每个人都携带着一、两个这样的突变。这一发现得益于一个独特的宗教群体,他们每一代都坚持记录了详细的族谱。
“这些数据为我们提供了绝佳的机会,让我们能够在排除社会经济因素的情况下,评估群体中的致病突变携带率,”文章的第一作者,芝加哥大学的ZiyueGao说。
隐性基因突变会导致不孕不育以及儿童夭折。单个拷贝的隐性基因突变是无害的,但如果个体从父母那里遗传了两个拷贝的突变,就会患上严重的疾病,比如囊性纤维化。
说到这里,有必要介绍一下显性基因突变和隐性基因突变的概念。什么是显性基因突变呢?就是说,孩子分别从父亲和母亲那里遗传了一套染色体,这些染色体上有相应的基因,只要父亲或母亲一方有致病基因遗传给了孩子,那么孩子就会得病。而什么是隐性基因突变呢?这是指孩子同时从父亲和母亲那里获得了致病基因,才可能导致疾病,如果只是遗传了其中一方的致病基因,而另一方的是正常基因,那么孩子只是隐性致病基因的携带者,本身不会发病。不过,如果这个孩子长大后与携带同样致病基因的对象结婚时,仍有生育患病孩子的可能。
隐性基因突变比显性基因突变普遍得多,因为显性基因突变更容易被自然选择所淘汰。那么,人类中的隐性基因突变究竟有多常见呢?
之前人们主要是在父母有亲缘关系的家庭中,研究孩子的患病和死亡情况。这些家庭的高死亡率和患病率被认为是隐性突变造成的。然而,这样的研究其实将遗传学和社会经济学因素混为一谈。
举例来说,某些地区的近亲婚姻与贫穷有关。这些家庭的患病和死亡情况可能只是营养条件和医疗条件差造成的。“有许多非遗传学因素会影响研究的结论,”Gao说。
这项新研究巧妙的避开了这个问题。Hutterites是十九世纪七十年代定居北美的一个宗教团体,他们详细记录着自己的族谱,并且完全平等的分享健康医疗和食物供给。
芝加哥大学的CaroleOber在一个Hutterites社群中研究了二十年,根据长达十三代的族谱追溯一千五百多人的祖先。哥伦比亚大学的Molly Przeworski意识到,用这份族谱和医学数据可以评估19世纪社群建立者的隐性致死突变数量。
研究表明,这些建立者平均每人携带一到两个隐性基因突变。“这个数字可能低于现代人群的平均值,不过还处于正常的可变范围以内,”Gao说。“最重要的是,这个结果没有受到社会经济学因素的影响。” 而在2011年Sci Transl Med发表的一篇文章中,研究人员从104个互不相关的人体DNA样本中发现每个个体携带的隐性致病突变在0-7个之间,平均为2.8个。个体携带隐性致病突变是随机分布的。
Gao指出,人与人之间的隐性基因突变数并不相同,这项研究得出的数字也不一定能预测特定夫妇传递遗传疾病的风险。而且世界上的婴幼儿死亡大多是因为非遗传学因素,比如营养和传染病。
令人惊讶的是,人类的隐性基因突变数量与果蝇和鱼类差不多,而这些生物的基因组大小并不相同。“这些生物亲缘关系较远,但却有着相对一致的隐性致死突变数量,”Gao说。“这是一个值得进一步研究的进化问题。”
那么有人可能会问,基因为什么会发生突变?实际情况是这样的,DNA复制机器能够以极快的速度和惊人的准确性将正确的碱基(G-C 、A-T)配对形成DNA双螺旋。它们能够识别正确的碱基搭配,丢弃错误的组合。不过,这些机器每复制10,000 -100,000 bp就会犯个错误,这个错误如果不校正就会成为基因组突变。
在2015年3月19日Nature发表的一篇文章中,Duke大学的研究人员观察到了这种极微小的碱基改变。在短短一瞬间,发生改变的碱基看起来像是另一个碱基。这种“量子悸动”(quantum jitter)现象极为罕见,存在的时间也极短,但却会产生深远的影响。
“DNA结构本身就允许错误发生,”Duke大学的Hashim M. Al-Hashimi教授说。“这些错误非常关键,没有它们生命就无法进化。但如果这样的错误太多,基因突变就会脱离控制,使我们无法生存。量子悸动将自发性突变的频率调节得恰到好处。”
在2014年11月13日Cell发表的一篇文章中,研究人员发现DNA的复制时序能影响突变率,过早或过晚拷贝的DNA片段更容易出现错误。如果个体之间的复制时序存在差异,那么基因组的突变风险也将完全不同。
以上信息对我们有什么显示呢?小编认为,既然绝大多数人都携带隐性致病突变,那么为了避免生育患病的孩子,夫妻在备孕之前应该通过基因检测来筛查这些隐性致病突变,提前了解是否有可能生育患病的孩子,如果有,应该咨询医生或遗传咨询师,了解风险并做出有利于自己的选择。




