尼克·韦德在《纽约时报》上发表了一篇题为《仍在进化，人类基因讲述新故事》的文章，该文章基于今天发表在PLOS上的论文《人类基因组近期积极选择图谱》。该论文是国际人类基因组单体型图计划（International HapMap Project）研究项目的一个延伸。简而言之，HapMap是对来自三个种群的约300名个体进行的检测：来自犹他州的欧洲裔美国人，来自尼日利亚的约鲁巴族裔，以及一群日本和中国人。几百个人能告诉你什么？很多。韦德的文章是对主要观点的温和概述。他即将出版的书《黎明之前》（如果书名改为《仍在进化》会更贴切），详细阐述了他在这篇文章中提出的许多观点。我不会剧透我自己的书评，但这篇论文只是《黎明之前》中的一道开胃菜……书名暗示了另一种科学家谱的普及，但书中关于功能基因组学的内容比系统发生学多得多。不过，回到这篇论文……那才是真正有价值的部分。方法：作者基本上将三个测试种群当作小白鼠。在分子时代之前，遗传学家必须检测可见的性状，比如翅膀的弯曲度、特定的毛色等。对于人类来说，家系分析几乎是全部。随着分子革命的到来，研究人员开始能够接触到我们遗传信息的内部结构，这种情况发生了变化。如今，在“后基因组时代”，可以通过计算算法处理海量的直接测序数据，从中提取我们想要的信息。在这篇论文中，作者基本上在寻找选择的迹象。与人们的普遍想象相反，作为进化驱动力的选择仍在发生，而且在我们自身物种中也如此。选择通过与可遗传变异相关的差异适应性发生。变异仍然存在，差异适应性也一样。唯一的问题可能是变异是否可遗传……我认为理性的人可以同意，在某种程度上它是可遗传的，变异并非完全与你的基因遗传无关。虽然以往的研究倾向于聚焦于我们已知选择发生过的候选基因，因为我们周围存在着表型变异（例如疟疾抵抗力或乳糖耐受性），但上述论文检测了基因组，并试图在纯粹的遗传变异海洋中检测出其痕迹。基因组的很大一部分在其变异上是操作上中性的（假基因、内含子等）。一个基因座上一个等位基因到另一个等位基因的取代是随机的，没有适应性意义。正如木村（Motoo Kimura）所展示的，这意味着取代速率仅与突变速率成正比（较大的种群漂移较弱，但突变较多；较小的种群则相反）。此外，二倍体生物染色体上的重组会破坏基因组同一序列上等位基因之间的共线性。有了这些参数，如重组率和中性取代率，你就可以制定一个基本的零假设和计算模型，允许你测试与预期值的偏差。这正是作者在这篇论文中所做的。基本上，如果你的基因组是一个等位基因频率从0%到100%变动的集合，那么就会存在变异，因为不同的基因座处于不同的多态性状态。此外，重组（即使其速率不均匀，如作者所假设的，并且在经验上得到证实）也会破坏基因组上基因座之间的关联，最终达到连锁平衡。但零假设并不总是成立，而这就是选择的证据。有时基因受到强大的功能约束，会使基因组的某个区域同质化，不允许任何变化。有时会出现两个等位基因频率都很高的情况，这可能是一种平衡选择，其中杂合子比纯合子更有适应性。Voight 等人（PLOS论文）研究了
现在正在发生的选择
换句话说，他们使用的统计测试检测的是“长单倍型”区域，也就是说，由于选择发生得太近而尚未被重组破坏的基因组区域的同质性，它是在寻找当前的连锁不平衡区域。可能发生的情况是，某个等位基因受到如此强的选择，以至于它拖拽着基因组的其他部分一起前进。随着时间的推移，重组应该会破坏这些关联，但在此之前，你会通过这些长同质化区域看到选择的证据。论文中使用的统计测试并没有精确指出那些固定率几乎完成而无法辨别出长单倍型在其中性变异中间形成的涡流的区域。内容：韦德的文章涵盖了大部分要点。但我会再次回顾。1) 选择正在发生。认为人类已经停止进化，认为我们超越了上帝的进化计划，这是胡说。有证据表明人类存在选择，从肤色到营养代谢的变异，再到疾病耐受性。这样一个事实，即该团队检测到的基因组区域并非都已固定，表明选择仍在继续（或者直到最近才停止，除非你相信平衡选择的普遍性，那样的话我这里有座桥要卖给你）。此外，该测试可能遗漏了那些由于选择而刚刚开始频率上升的基因。2) “近期”的时间范围是1万年至今。这是一个很大的窗口，论文在给出精确的数字方面比较模糊，因为他们确实使用了一些粗略的估计数字。他们似乎想让你初步了解正在重塑基因组的选择的特征。韦德的文章确实指出了一个显而易见的现实：农业导致人口增加，这确实是重创了人类基因组的“岩石”。3) 一些检测到的区域已经为人所知。例如，欧洲人的乳糖耐受区域，亚洲人的ADH（酒精脱氢酶）。考虑到新石器革命增加了人口规模并导致了生活方式的根本性改变，控制我们食物代谢的基因发生了很大变化也就不足为奇了。此外，随着人们拥挤在不卫生的村庄中成为常态，病原体抵抗力成为一个大问题（许多病毒感染在农业前人群的低密度环境下无法生存）。与肤色相关的几个基因显示出欧洲人近期选择的证据。意料之中（在我看来）在骨形态发生基因中发现了变化，农业种群表现出更纤细的颅骨和精细的牙齿，这是由于以特定谷物作为主要食物的转变而产生的普遍选择力。最后，影响大脑和认知发展的基因正在经历近期选择，这表明行为和个性可能是自定居农业生活以来进化已经重塑的特征。随着人口密度的增加，导致不同个性的选择似乎是合理的。4) 变异是真实的，选择是随机的。这里的肤色数据很有说服力。西北欧亚人和东北欧亚人都是皮肤白皙，但他们的基因不同。欧洲人在特定基因座上似乎被选择为肤色变浅，而东亚人则不然，而在MC1R基因上，他们表现出极端的基因多态性，而东亚人似乎受到近期选择的影响。我的观点是，表型差异并不大，但它通过不同的途径达到最终状态。对某一组基因的选择可能使一个人获得特定的表型，这可能会使其他基因座摆脱选择的限制。近期金发进化的论文暗示了这一点，因为MC1R基因被假定为可以自由地响应性选择，因为欧洲人在其他基因座上已经固定了浅肤色。5) 选择性扫荡足够强大，可以跨区域传播。乳糖耐受基因就是一个例子，尽管似乎其频率首先增加，并且在北欧成年人乳糖消化中最高，但这种能力在其他欧亚种群中也存在。这并非因为欧洲人扩张并占领了西亚，而是因为基因通过选择压力传播。不同种群共享的扫荡和连锁不平衡是支撑我们基因组的强大遗传力量的证据。一个新的正向突变的固定概率是2s，其中s是选择系数，因此群体间的迁徙可能导致新性状的野火式传播（每次通过通婚的引入都可以被建模为一次突变）。6) 来自3个种群的几百名个体。你真的认为这就是终点吗？我听到了廉价基因组学的诱人声音！我们生活在开普勒的时代。《自然哲学的数学原理》尚未揭开……而甜蜜的、唾手可得的果实正在召唤。
