中科院这篇最新论文“类人猿物种中经历过正向选择基因数量相当”对古人类学、遗传学和精准医学有那些意义？
对古人类学的意义：重塑我们对人类演化的认知
这项研究最重要的贡献在于，它挑战了过去一些将人类在演化过程中“独特性”过度拔高的观点。长期以来，我们总倾向于认为人类之所以能发展出如今的高度文明，是因为在基因层面获得了大量独特、高效的正向选择。这项新发现则表明，在与黑猩猩、大猩猩等近亲的共同演化历程中，那些对适应环境变化、生存和繁殖有利的基因变异（即正向选择）的发生频率，在不同类人猿物种之间是相当的。
这意味着什么呢？
1. 削弱了“人类独一无二”的神话，强调了共同演化的基础： 我们需要重新审视那些曾被认为是“人类专属”的特质，比如复杂的认知能力、语言、工具制造等。这些能力可能并非仅仅源于少数几个“神奇”基因的突变，而更可能是建立在与近亲共享的、在不同环境下被不同程度激活和优化的遗传基础上。这项研究为我们提供了一个新的视角，即人类的许多能力可能是在共享的遗传资源上，通过更复杂的基因调控、环境互动和累积性变化而发展出来的。
2. 为理解人类早期演化提供了新的线索： 如果正向选择的“数量”相当，那么驱动人类与类人猿分化的关键因素，可能更多地在于选择的“类型”和“方向”，或者说，是哪些基因在特定环境压力下被优先“激活”或“强化”。例如，大脑发育、社会行为相关的基因在人类谱系中可能经历了更精细的调控，而非简单地数量上的增加。这项研究促使古人类学家更加关注基因的功能调控、表观遗传学变化以及这些变化与特定古环境和社会因素之间的关联，从而更准确地描绘出人类从猿类分化出来的具体路径。
3. 促进对“选择性压力的普遍性”的认识： 无论是在非洲的草原还是森林，所有类人猿都面临着生存、繁殖、抵抗疾病等环境压力。这项研究表明，这些普遍存在的压力，在不同物种身上诱导了相似数量的基因发生适应性改变，这提示我们，演化的“引擎”——正向选择——在不同类人猿谱系中可能运转得相当“均衡”。因此，我们应更加关注是什么样的具体选择压力（如气候变化、食物来源、社交结构等）在不同时间、不同地点塑造了不同类人猿的特质。
对遗传学的意义：深化基因与表型关系的理解
这项研究对遗传学的影响同样是革命性的，它提供了关于基因变异与物种差异产生机制的重要实证数据：
1. 重新评估正向选择的“定量”在演化中的作用： 过去，遗传学家常试图寻找那些在人类特有基因中富集的正向选择信号，以解释人类的独特性。这项研究的数据表明，仅仅依靠“数量”来衡量正向选择可能过于片面。它提示我们，正向选择的“质量”和“作用方式”（例如，是单个基因的强力选择，还是多个基因的协同作用，抑或是调控网络的变化）可能更为关键。
2. 对“选择窗口”和“协同进化”的启示： 如果正向选择的数量相当，那么在人类分化过程中，可能存在一个特定的“选择窗口”，在此期间，一系列基因或基因组合受到了指向人类特有适应性特征的强力选择。同时，基因之间的协同进化可能也扮演了重要角色，即多个基因同时发生适应性变异，共同驱动了某个新性状的出现。这项研究为设计更精细的计算模型来识别这种协同选择提供了重要依据。
3. 为理解基因多样性与物种适应性提供新框架： 研究结果表明，类人猿基因组中，经历了正向选择的基因比例可能存在一个普遍的阈值，而在这个基础之上，不同物种通过对这些基因进行差异化的调控和利用，形成了各自独特的表型。这有助于我们理解为何相似的遗传“工具箱”能在不同物种中演化出如此多样的生物学特性和生态位。
对精准医学的意义：发掘基因差异背后的健康启示
这项研究虽然聚焦于古人类演化，但其对于精准医学的启示是深远且具有前瞻性的：
1. 理解人类疾病易感性的根源： 如果人类与类人猿在正向选择的基因数量上差异不大，那么我们今天所面临的许多慢性疾病，如心血管疾病、神经退行性疾病、代谢性疾病等，其易感性基因可能并非完全是人类特有的“缺陷”基因。相反，它们可能是在演化过程中为了适应某些环境压力（例如，在食物匮乏时期促进能量储存）而受到正向选择的基因，但在现代富裕环境中，这些基因的“优势”反而变成了“劣势”，导致疾病的发生。理解这些基因在类人猿谱系中的演化历史和功能变异，有助于我们更深刻地理解疾病的生物学基础。
2. 挖掘潜在的药靶和治疗策略： 通过比较不同类人猿谱系中基因在正向选择中的表现，我们可以识别那些在人类演化中受到特异性选择的基因。这些基因可能与人类独有的生理或病理过程密切相关。例如，某些与认知功能、免疫反应或代谢调控相关的基因，如果在人类谱系中经历了与其他类人猿不同的选择模式，那么它们就可能成为开发针对人类特定疾病的药物靶点。
3. 优化基因组学的疾病风险评估： 传统的精准医学主要关注个体基因组的变异及其与疾病的关联。这项研究提示我们，在解读基因组数据时，引入“演化视角”将非常有价值。例如，对于一个在现代人群中表现出疾病风险的基因变异，如果该基因在类人猿谱系中也普遍受到正向选择，那么可能意味着这个变异在一定程度上是具有适应性意义的，其风险的评估和解读需要更加 nuanced（细致入微）。反之，那些在人类谱系中特异性受到强力选择、但在其他类人猿中相对“稳定”的基因，其变异可能更直接地指向人类特有的疾病机制。
4. 推动个性化健康干预的演化智慧： 人类与近亲的基因差异，虽然在数量上不一定惊人，但在功能和调控上可能存在关键的区别。精准医学的目标之一就是理解这些差异如何影响个体的健康。通过研究不同类人猿谱系中基因选择的模式，我们可以更深入地理解人类自身的生物学优势与局限，从而设计出更符合人类演化背景的健康干预措施。例如，某些饮食建议或生活方式的改变，可能需要考虑基因在漫长演化过程中形成的“偏好”或“适应性”。
总之，中科院的这项最新研究，通过对类人猿正向选择基因数量的量化分析，为我们描绘了一幅更为精细和动态的人类演化图景。它不仅颠覆了我们对人类演化“独特性”的简单理解，也为遗传学深入探索基因功能与物种差异提供了新的方向，更重要的是，它为精准医学打开了一扇窗，让我们能够从演化的深层视角去理解人类健康与疾病，从而开辟更具智慧的个体化健康之路。这项研究的意义是多维度的，它激励我们以更开放和科学的态度，去探索人类与自然界其他生命的联系，以及我们自身基因组的奥秘。
网友意见
谢谢刘医生邀请。
我简单看了一下这篇文章，应该是他们课题组的一个阶段论文。可能是因为这个原因，这篇文章搞得有点散，如果把单独的比较重要的几个PSG做成系统一点的功能研究的话可能会更好看一点。
总体来说这个研究应该对古人类学的帮助不太大（x），毕竟能不能提取到DNA还是难事一桩，要做到这个级别的筛查分析难度还是挺大的。SOD或许可以拿mtDNA试试水，不过样本库还是蛮难搞的。如果要对比的话可能是古人类和现代人同一PSG的分析，但是看他们给出的这个PSG的替换水平可能在几万年的尺度下识别不出来，可时间隔得太长了又提取不到DNA，所以短期内作用不会太大。除非他们搞古DNA的想到什么办法能保真恢复大片段，否则还是要让位于形态学。更何况分子生物学的数据可不可靠还两说。
当然演化生物学可能会比较欢迎他们建立新模型。关键基因倾向于正选择作用还是很有吸引力的假说，但是这个时间尺度要应用到古生物上的话难度还是挺大的。不过有些喜欢联系人种杂交导致现代疾病或者族群特质的研究人员或许能从这里得到灵感，如果某些疾病或特殊性状（比如耐低氧）的位点经历了正向选择的话还是蛮好玩的。如果是我的话我可能不会做一个类群的研究，我可能会做某个局域的研究，比如高原生物的PSG有没有出现向低氧环境适应的正向选择，或许这个能更容易出结果一点。做一个族群的工作量太大了。
我认为这个“数量相当”不怎么可靠，但应该比历史研究更接近事实。
种群中的个体有时会出现能提高个体的生存力、增强个体的求偶能力或增加个体每次产生的可育后代的数量的基因突变，具有这样的基因的个体很可能比其他个体留下更多后代，促使该基因在种群中扩散。这样的广义自然选择称为正向选择（positive selection）。
题目里的这篇文章称，对最新组装的灵长类物种基因组进行了比较进化分析，在类人猿的所有进化分支中检测到 211 个经历过正向选择的基因；过滤低质量位点和遗传漂变引起的假阳性后，在人和黑猩猩中分别鉴定出 39 个和 40 个经历过正向选择的基因，这比历史研究显示的数量差距小得多。
- 此前，美国密歇根大学的研究人员比较人与黑猩猩的 1.4 万个基因，发现人有 154 个基因表现出正选择迹象，黑猩猩有 233 个，差距明显。
- 看起来，双方的部分基因来自不同的细菌与病毒的水平基因转移。
题目里的这篇文章花了些篇幅解释他们的结果为何与上述研究不同：不同的数据，不同的数据处理方法，一些等位基因数据的不完善。文章的讨论部分承认“我们无法识别所有类人猿进化中的所有正向选择基因”。这方面的研究将来还可以再搞。
这项研究声称超过一半的多基因家族[1]表现出正向选择的迹象，正向选择可能导致重复的基因分化出不同功能，这是基因组中的重复基因在“随机地搞坏、变成假基因并逐步减少”之外的出路。
许多经历过正向选择的基因与人体的功能变化、表型变化有关，例如：
- LC39A6 的正向选择可能与人的神经发生和高级认知能力相关。
- CD36 的正向选择可能与降低灵长类对疟疾的易感性有关，其变异版本可能增加人对疟疾的易感性。
- CA14 的正向选择可能有助于人类神经系统的进化
- SOD1 的正向选择可能与人的寿命延长有关，在果蝇体内过表达该基因会延长其寿命。SOD1 还有其他作用（SOD1 表达上调到一定程度可能产生更多的过氧化氢，从而增加细胞损伤），其变异版本可在人体内引起多种疾病。
- 拮抗多效性假说认为，有益于早年生活的基因容易受到更积极的正向选择，这些基因中的一部分可能会损害晚年生活质量，参与导致衰老[2]。SOD1 可能是一个案例。
历史上，有人假设“经历过正向选择的基因往往与疾病有关”：人当前的生活环境与生活方式跟祖先经历过的大不一样，在过去的环境与生活方式下有利而经历正向选择的基因，现在可能反而显得有害（例如能促进脂肪积累的基因在营养过剩的人群中造成肥胖与相关疾病）。这项研究显示，人身上经历过正向选择的基因与人的疾病相关基因间没有显著关联。这可能部分归因于 OMIM 的更新：OMIM 中的基因已从历史假说依赖的 2007 年版本中的 847 个增加到 2021 年的 2301 个，过去的统计数据可能是以偏概全的；这项研究使用的更严格的正向选择标准也可能排除了一些历史上认为相关的统计学信息。
可以根据动物现在的表型、古气候数据、出土化石的表现之类推测特定的正向选择是在什么时候对应什么样的环境出现的，并在多个物种间比对；这可能反过来修正古气候研究。
可以谈谈利用这些知识防治特定疾病与抗衰老的潜力。将非人灵长类身上经历过正向选择、显示出特定用途的基因拿到人身上治病有点难度，但好歹比水螅纲什么的近多了；将人的这类基因搞到非人灵长类身上做实验可能比较贵，但有钱的生物技术公司也挺多的。
参考
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