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母胎健康和自然选择

探讨妊娠期糖尿病与妊娠期代谢疾病之间的联系,重点关注南亚的风险和营养需求。

作者:Razib Khan
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图片来源:美国农业部几年前,我相当关注母婴健康问题。特别是,我担心妊娠期糖尿病与我妻子的关系,因为我来自一个患有这些问题风险较高的人群,而混合种族婚姻的效果似乎会叠加(也就是说,与某些与怀孕相关的风险因素不同,母亲的种族不是唯一相关的变量)。这嵌入在更广泛的代谢疾病群中,这些疾病表现出种族差异。早期关于人类全基因组选择的研究表明,与新陈代谢相关的基因组区域存在强烈的适应信号富集,所以这不应该令人惊讶。人类是一个地理分布广泛的物种,居住在多种环境中,因此如果进化是一个重要的历史过程(它确实如此),自然选择将塑造群体内表型的分布。上个月《遗传学趋势》上的一篇论文更精确地强调了自然选择如何在特定案例的生命史背景下发挥作用。有许多死法,一种诞生方式:选择如何通过怀孕起作用

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在考虑塑造人类进化的选择力量时,不应低估怀孕对适应度的重要性。尽管具体的死亡因素可能只影响一小部分人口,但出生是每个人都必须经历的一个通道。人类怀孕对母亲提出了巨大的能量、身体和免疫需求,以适应胎儿的需求,这使得女性在此期间更加脆弱。在此,我们探讨了怀孕期间的新陈代谢失衡、传染病、缺氧和营养水平如何对女性及其未出生的后代施加选择压力。下一代测序正在揭示许多受选择的候选基因,这为进一步研究选择与怀孕之间的关系提供了机会。考虑这种关系对于深入了解人类近期对世界各地独特饮食和环境的适应至关重要。

如果摘要没有说明白,这个逻辑非常简单。在进化意义上,提高生命早期适应度的适应性比提高生命晚期适应度的适应性更有益。看似晚期适应性的更年期,实际上通常被解释为女性通过增加女儿后代的适应度来提高自身适应度的一种方式。换句话说,尽管机制在生命晚期显现,但进化的目标仍然是年轻个体。

图片来源:汉密尔顿 1966 左边的图来自W.D.汉密尔顿于1966年发表的一篇论文,说明了生殖价值在一生中的变化(曲线基于台湾数据,在此情况下假设人口恒定)。峰值在约20岁,之后下降至约50岁时接近零。因此,对于女性来说,生命史后期的生理变化(我们称之为更年期)并不奇怪,因为女性牺牲了自己较低的直接生殖价值,而是通过资助女儿的后代来间接增加自己后代的适应度。在《遗传学趋势》这篇论文中,作者们重点关注了妊娠期糖尿病(GDM)、先兆子痫(怀孕期间高血压)、神经管缺陷、缺氧和各种传染病。当涉及因叶酸缺乏(反之,维生素D缺乏)引起的神经管缺陷时,这项工作似乎是Nina Jablonksi关于肤色变异起源模型的一个延伸。海拔适应问题可能是最直接的案例,因为缺氧无疑会导致更高的胎儿和母体死亡率。至于传染病,正如作者所指出的,对于流感等地方性疾病的影响,深入的探讨出奇地少。这是一个在“大规模社会”和农业生活了数千年的群体与狩猎采集者群体在实质上可能非常不同的领域。妊娠期糖尿病和先兆子痫是我特别感兴趣的疾病。下表清晰地展示了这一情况的大致轮廓:

作者指出,“日本人普遍存在对盐的摄入不敏感的现象:摄入盐最多(每天20.6克)的女性,高血压的发生率并不比摄入最少(每天8克)的女性高……相比之下,世界卫生组织建议成人每日盐摄入量少于5克。”对我来说,考虑到我们社会中关于盐摄入量的争论有多激烈,这似乎是一个非常重要的数据。如果你来自一个高血压风险降低的基因背景,那么如果你因为粗略且对你个人先验因素视而不见的指南而减少盐的摄入,你可能会错失很多好处。关于妊娠期糖尿病的统计数据相当惊人。根据英国样本的研究,可以看出,特别是孟加拉人比其他南亚人更容易患代谢疾病。这里的问题是,原因是在直接和经典的意义上是基因的,还是风险升高是表观遗传学、环境和传统基因学的复杂混合。让我把话筒交给作者

相比之下,纽约市人群中的南中部亚洲人GDM发病率要高得多(14.3%),其中孟加拉人最高,为21.2%[19]。传统上,孟加拉人大量食用鱼类(一种低升糖指数食物);食用加工很少、升糖指数中等的米饭;并且不食用乳制品36和37。最后,非洲裔美国人的GDM发病率为4.3%,处于中间水平……这与他们的混合血统以及西非(大多数美国非洲裔美国人的起源地)不同人群的混合乳制品消费一致。

首先,我从数据中看不到多少证据表明非洲裔美国人有太多源自(例如富拉尼人)这些消费牛奶的人群的祖先。所以我不知道为什么这段话会出现在文中(有大量关于非洲裔美国人的数据集)。非洲裔美国人非欧洲祖先的来源似乎很清楚,来自塞内加尔到尼日利亚约鲁巴地区的广阔海岸农业人口。其次,正如Henry Harpending所建议的,在我们推断南亚人患代谢疾病是因为他们不像北欧人在进化尺度上那样接触精制淀粉之前,需要人类学家对食物生产的研究提供更多输入。农业直到大约5000年前才到达斯堪的纳维亚,所以不能假设大约10000年的中东起源农业塑造了北欧基因组(除非北欧人大部分源自那些最初的中东人,这似乎不太可能)。其次,孟加拉大部分地区的广泛耕种相对较近(约3000年前),但基因学清楚地表明,大部分变化不是由于猎人采集者采用了农业,而是由于来自西方的农民迁徙(尽管一些基因学暗示了与东方人口的非微不足道的混合;但这些是将水稻引入的人)。无论如何,到那时,南亚很可能已经没有纯粹的狩猎采集者了,而是一些同样从事园艺的刀耕火种人群。南亚人比非洲裔美国人患糖尿病的比例更高,这让我认为这不是一个简单的农业采纳和谷物加工程度的故事(西非农业往往强度较低,并且饮食和营养含量可能比南亚谷物社会更多样化)。如果想坚持标准的基因叙事,那么代谢疾病可能是一个更令人困惑的副作用,与食物生产没有直接关系。或者,可能是时候看看环境的协变量了。与东亚美食不同,南亚烹饪传统允许制作相当丰富的甜点。在现代之前,这些是稀有的零食,但如今消费水平要高得多。由于我意识到了南亚人患代谢疾病的问题,当我看到同族人沉迷于精制糖果时,我感到相当自责(在我见过的西方或发达非西方社会(如新加坡)的调查中,南亚人比东亚人肥胖的比例更高)。最终,我对南亚人与狩猎采集者(例如澳大利亚原住民有类似问题)聚集在一起的说法深表怀疑,因为农业采用晚或饮食多样化缺乏加工(研磨)。相关:Carl Zimmer也谈论过这篇论文。一如既往的出色。

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