通过分析大猩猩异常生殖系统发现人类男性不育的新候选基因

尽管雄性大猩猩有着令人生畏的身体，但它们在解剖结构的某个特定领域却有所欠缺

它们的阴茎和睾丸是所有类人猿中最小的，精子数量很少，游动速度不快，也不容易与卵子结合。事实上，它们的生殖系统可能处于哺乳动物可能的最低水平

由于大猩猩与人类有着共同的祖先和98%以上的DNA，它们异常生殖器和精子背后的基因可能为男性不育提供了答案

布法罗大学领导的一个研究小组发现，事实上，一些突变导致雄性大猩猩生殖系统功能低下的基因也可能导致人类男性不育

在5月9日发表在《eLife》上的一项研究中，研究人员确定了109个与生殖相关的大猩猩基因，这些基因在不育男性中经常发生突变。可能还有更多的问题有待确定

该研究的主要作者、UB文理学院生物科学副教授Vincent Lynch博士说：“我们有一组与精子生物学有关的基因，在大猩猩身上具有有害突变的特征。然后我们可以在不育男性身上观察这些基因，看看他们是否有突变。”

“在这里，大猩猩基因组基本上是一种发现工具，用于寻找我们以前无法识别的人类男性生育能力的候选基因。”

大猩猩缺乏精子竞争

雄性大猩猩的生殖器小，精子数低，这可归因于它们的一夫多妻交配系统。这只雄性银背蛛令人生畏的体型使它几乎只能接触到同类中的雌性，因此它的精子在雌性生殖道中不会与其他雄性的精子竞争

林奇说：“有两种方式可以竞争配偶：你可以使用你的身体或精子。”。“大多数哺乳动物同时使用两者。大猩猩只使用自己的身体。”

这种精子竞争的缺乏可能导致小睾丸的进化，产生精子的细胞很少，以及结构异常和不稳定的精子。这些有害的基因突变通常会通过所谓的纯化选择从种群中删除，但有时纯化选择过于宽松，随着时间的推移，突变会固定在一个物种中

UB领导的研究小组想知道，在大猩猩身上识别松弛的基因是否可以识别对人类生育能力至关重要的基因

不孕影响大约5%&ndash；全球7%的夫妇，但其潜在的遗传学还不太清楚。首先，一个人大约有22000个基因。即使在其中一个身上发现了突变，也很难知道它是否影响了繁殖能力

林奇实验室的博士后研究员、该研究的第一作者Jacob Bowman博士说：“所以，与其看一个男人的所有基因都有罕见的突变，不如只看那些大猩猩的基因会导致精子生物学异常。”

“放松”的大猩猩基因在不育男性中经常发生突变

首先，研究人员使用UB计算研究中心（CCR）提供的模型，在261种哺乳动物的13000多个基因数据集中搜索放松纯化选择的特征。在这些基因中，578个，即4.3%，在大猩猩谱系中显示出这样的特征

为了确定这些放松的大猩猩基因中哪些会影响雄性生育能力，研究小组在果蝇中删除了它们

林奇说：“大多数对生殖生物学重要的基因在包括果蝇在内的许多不同物种中都是保守的，你可以在果蝇身上进行大规模的功能丧失实验，而在其他生物中是无法做到的。”

在果蝇中抑制这些基因证实了其中许多基因对雄性生殖功能至关重要，包括41个以前与雄性生育能力无关的基因

接下来，研究人员将放松的大猩猩基因与2100名不育男性的基因组数据库进行了比较，从精子数低到没有精子。总的来说，他们发现109个松弛的大猩猩基因在不育男性中显著富集了功能丧失突变，这表明这些基因可能与人类男性不育有关

林奇说：“就在几年前，还没有足够的测序基因组和计算能力来进行这类研究。”。“随着科学收集更多的基因数据，我们将更好地了解不孕不育发生的原因。”