据国外媒体报道,对于像我们这样数量没有下降的物种来说,人类基因变异的比率高得惊人。每个新生儿都有70%的机会产生不同于父母的遗传错误,这比细菌等简单的生物要高得多。变异可能会削弱生物体的身体功能,如果每一代都是如此,物种可能会遭受致命的打击。然而,人类仍然没有灭绝,这表明我们可以通过某种方式逐渐消除对物种不利的变异。《科学》杂志最近的一篇论文指出,答案可能与生物学的另一个有趣行为有关:性行为。

密歇根大学生物学家阿列克谢·康德拉瑟夫是该论文的资深作者之一。30年来,他一直在研究物种如何摆脱不良变异。这个问题比你想象的要复杂。自然选择的一种模式是一个接一个地选择基因变异:一个基因可以被留下,另一个必须被排除。另一个模型是所有突变基因都有相同的命运,这就是人口遗传学家所说的协同流行病。如果一个基因突变加剧了另一个,就会发生这种情况。例如,如果某个系统的一个环有缺陷,该系统将不能顺利运行。然而,如果第二环和第三环有缺陷,系统将完全失效。根据这个想法,对于一个个体有机体来说,变异的影响不是简单的加法,而是指数增长。

对Kendra Schaff和其他研究人员来说,上述推测表明,人类和其他多细胞生物仍有办法避免遗传变异的快速叠加的不利影响:随着一个物种中不利变异的数量逐渐增加,自然选择将把它们从整个物种的基因组中移除。对于双重繁殖的生物学来说,由于父母双方的遗传变异可能在他们孩子的同一条染色体上随机重组,不良变异的协同消除将进一步加快。

Kendra Schaff用理论方法研究了协同效应。其他研究人员依靠实验方法来分析现实世界中的基因变异是否会以上述方式相互影响。然而,他们的测试产生了各种各样的结果,也许是因为自然选择不需要太多的效果来拯救一个物种。

然而,肯德拉·沙夫和他的合著者使用统计方法收集了2000个人和300只野生果蝇的基因。结果表明,这种效应已经悄悄地在人类和其他生物中发挥了作用。结合物种基因突变率和其他因素,科学家正试图在没有这种剔除效应的情况下,找出基因突变在人类和果蝇中的分布。例如,群体中具有100、50和30个突变基因的生物体的比例。接下来,研究人员参考基因组数据来获得基因变异在现实世界中的分布。

结果显示,携带大量危险突变基因的实际人数远低于预期。“这表明自然选择在分配线的末端起着更大的作用,即在携带大量不良突变基因的末端。”荷兰瓦赫宁根大学的进化遗传学家阿尔扬·德·维瑟指出。这一观察结果与遗传变异共同起作用的假设是一致的。

这项研究也警告我们。携带不良突变基因且后果轻微的人数似乎并没有减少。该论文的另一位合著者、哈佛医学院的计算遗传学家肯德拉·肖(Kendra Shaw)和沙米尔·苏尼亚夫(Shamil Sunyaev)对此深感担忧。“尽管具有绝对不利后果的遗传变异确实减少了,但这并不适用于整个基因组。”该团队准备继续研究基因突变对不负责蛋白质合成的基因组的影响,并从中获得更多数据。之后,他们可以再次进行数据测试,以证明上述效果有更广泛的应用范围。

他们提供的证据非常有吸引力,而且论据也是有效的。"从生物学的角度来看,我被它深深吸引."爱丁堡大学的进化遗传学家布莱恩·查尔斯沃斯说,“假设有人被锤子击中头部,最初的几下不会造成太大的伤害,但是下一下就会致命。”关于最新的研究,他评论道:“这项研究给出的证据来自真实世界,这是第一次。”

然而,这一发现最有趣的结果是,它可以解释存在的意义。在群体遗传学领域,很少有人将有性生殖视为一种进化策略。作为一个有性繁殖的有机体,即使你能找到一个好的配偶并繁殖,你也只能把一半的基因传给后代。对于无性繁殖的生物来说,孩子是他们自己的完美复制品,从而获得双重好处,避免麻烦。尽管如此,性行为一直持续到今天肯定有原因。