基因密码的变化可能解释人类祖先是如何失去尾巴的

纽约大学格罗斯曼医学院的研究人员领导的一项新研究发现，我们古代祖先的基因变化可能部分解释了为什么人类不像猴子那样有尾巴

这项工作于2月28日作为《自然》杂志的封面故事在线发表，将无尾猿和人类的DNA与有尾猴的DNA进行了比较，发现了猿和人类共享的DNA插入，但在猴子身上缺失

当研究团队设计了一系列小鼠来检查一种名为TBXT的基因中的插入是否会影响它们的尾巴时，他们发现了各种尾巴效应，包括一些天生没有尾巴的小鼠

“我们的研究开始解释进化是如何去除我们的尾巴的，这个问题从小就引起了我的兴趣，”研究的通讯作者Bo·夏博士说，他是研究时在纽约大学格罗斯曼医学院高级合著者Jef D.Boeke博士和Itai Yanai博士实验室的学生。夏现在是哈佛大学研究员协会的初级研究员，也是麻省理工学院和哈佛大学布罗德研究所的首席研究员

过去的研究表明，有100多个基因与各种脊椎动物的尾巴发育有关，研究作者假设，尾巴缺失是通过其中一个或多个基因的DNA密码（突变）变化而发生的

研究作者说，值得注意的是，这项新研究发现，尾巴的差异不是来自TBXT突变，而是来自猿类和人类祖先将一种名为AluY的DNA片段插入到基因的调控代码中

这一新发现源于基因指令转化为蛋白质的过程，蛋白质是构成身体结构和信号的分子。DNA被“读取”并转化为RNA中的相关物质，最终转化为成熟的信使RNA（mRNA），从而产生蛋白质

在产生信使核糖核酸的一个关键步骤中，被称为内含子的“间隔区”部分被从代码中切下，但在此之前，仅引导被称为外显子的DNA部分缝合（剪接）在一起，外显子编码最终指令

此外，脊椎动物的基因组进化为具有选择性剪接的特征，其中单个基因可以通过省略或添加外显子序列来编码多个蛋白质。除了剪接，人类基因组还变得更加复杂，因为它进化成包括“无数”开关，这是人们所知甚少的“暗物质”的一部分，它在不同的细胞类型中以不同的水平启动基因

还有其他研究表明，人类基因组中一半的非基因“暗物质”（位于基因之间和内含子内）由高度重复的DNA序列组成。此外，这些重复序列中的大多数由逆转录转座子组成，也称为“跳跃基因”或“移动元件”，它们可以四处移动，并在人类代码中重复随机插入

综合这些细节，目前的研究发现，影响尾部长度的感兴趣的转座子插入AluY随机发生在TBXT代码内的内含子中。尽管它没有改变编码部分，但研究小组表明，内含子插入会影响选择性剪接，这是以前从未见过的，从而导致各种尾部长度

Xia发现，在人类和猿类的TBXT基因中，AluY插入保持在同一位置，导致产生两种形式的TBXT RNA。他们推测，其中一种直接导致尾巴缺失

纽约大学朗格尼健康学院系统遗传学研究所Sol和Judith Bergstein主任Boeke说：“这一发现很了不起，因为大多数人类内含子携带重复的跳跃DNA拷贝，对基因表达没有任何影响，但这种特殊的AluY插入起到了决定尾部长度的作用。”

作者说，包括大猩猩、黑猩猩和人类在内的灵长类动物的尾巴缺失被认为发生在大约2500万年前，当时该群体从旧世界的猴子进化而来

在这种进化分裂之后，包括现在的人类在内的猿类进化出了更少的尾椎骨，产生了尾骨。尽管尾巴脱落的原因尚不确定，但一些专家认为，它在地面上的生活可能比在树上更适合

研究人员说，尾巴缺失带来的任何优势都可能是强大的，因为尽管有代价，但它可能已经发生了。基因通常影响身体的不止一种功能，因此在一个地方带来优势的变化可能在其他地方有害。具体来说，研究团队发现，在研究插入TBXT基因的小鼠中，神经管缺陷略有增加

同样在系统遗传学研究所的Yanai说：“未来的实验将检验这样一种理论，即在一种古老的进化权衡中，人类失去一条尾巴会导致神经管出生缺陷，比如脊柱裂，今天千分之一的人类新生儿都会出现这种缺陷。”