使用社交账号登陆

当前位置: 主页 > 前沿 > 生物 • 医学

你比别人更怕疼?可能是拥有更多尼安德特人基因

时间: 2020年08月27日 | 作者: Nature自然科研 | 来源: Nature自然科研
尼安德特人的生活是真的困难模式。这些冰河世纪的狩猎采集者曾在欧亚西部艰难地活着,捕猎猛犸象、野牛和其他危险动物。


image.png

尼安德特人的样貌重建。来源:S. Entressangle/E. Daynes/SPL


《当代生物学》(Current Biology)7月23日[1]发表了一项史无前例的基因组研究,发现除了生存艰难,尼安德特人还具有痛感更强烈的生物学倾向。演化遗传学家发现,这些古人类近亲体内编码NaV1.7蛋白的一个基因携带了三个突变,而NaV1.7蛋白可以向脊髓和大脑传递痛感。研究人员还用英国人群的样本表明,遗传了尼安德特人的NaV1.7的人更容易感受到疼痛。


“对我来说,这是第一次证明我们可以开始利用当代人作为转基因模型,去了解尼安德特人的生理特性。”德国马克斯·普朗克演化人类学研究所的Svante Pääbo说。Pääbo与瑞典卡罗林斯卡学院的Hugo Zeberg共同领导了这项研究。


痛感蛋白


由于研究人员能利用的尼安德特人基因组数量并不多,且大部分都是低分辨率测序的,因此很难识别哪些突变是尼安德特人支系在约50万-75万年前与现代人支系分离后演化出来的。不过,在过去几年里,Pääbo和他的团队利用在克罗地亚和俄罗斯的洞穴中发现的DNA,生成了三个高质量的尼安德特人基因组。这些基因组可以让他们确信地识别出在尼安德特人中可能很常见,但在现代人中很少见的突变。


SCN9A基因(编码NaV1.7蛋白)中的突变引人关注,因为这些尼安德特人都含有能改变NaV1.7蛋白形状的三个突变。在这三个尼安德特人的两套染色体中都发现了这种基因突变,暗示该现象在整个种群中很常见。


NaV1.7能作用于机体的神经,并在神经中参与控制是否将疼痛信号传输至脊髓和大脑以及传输的程度。“有人形容这就像音量旋钮,能调定神经纤维内的疼痛增量。”Zeberg说。携带能让NaV1.7失活的极罕见遗传突变的人感觉不到疼痛[2],但其他突变会让人更易感受到慢性疼痛[3]。


为了搞清楚突变可能如何改变了尼安德特人的神经,Zeberg让尼安德特人的NaV1.7在蛙卵和人肾细胞中表达——蛙卵和人肾细胞可以作为模型系统,表征控制神经冲动的蛋白。结果发现,这种蛋白在有三种突变的细胞中,比在没有突变的细胞中的活性更大。在神经纤维中,这还能降低传递疼痛信号的阈值,Zeberg说。


随后,他和Pääbo开始寻找遗传了尼安德特人的NaV1.7的现代人。英国生物样本库(UK Biobank)是一个收录了50万英国人基因组的数据库。在报告过疼痛症状的对象中,约有0.4% 拥有该突变基因的一个拷贝——没有人和尼安德特人一样有两个拷贝。携带该基因突变的对象报告疼痛的概率比没有该突变基因的人高7%左右。


敏感的尼安德特人


西班牙加泰罗尼亚科研与高级研究所的神经科学家Cedric Boeckx表示,“这项研究很出色,”因为它表明可以通过研究现代人,来重建尼安德特人的生理特征。在2019年的一项研究中,Boeckx鉴定出了现代人与尼安德特人之间其他三个不同的参与疼痛感知的蛋白[4]。他说这种变化可能体现出两个人种的韧性差异。 


Pääbo和Zeberg提醒道,他们的研究结果并不一定表示尼安德特人会比现代人感受到更多疼痛。NaV1.7传递的感觉会在脊髓和大脑内被加工和修饰,这个过程也会影响人体对疼痛的主观体验。


德国马克斯·德尔布吕克分子医学中心(Max Delbrück Center for Molecular Medicine)的神经科学家Gary Lewin指出,尼安德特人的突变对NaV1.7的功能只有较小的影响,比起与慢性疼痛相关的其他突变要小许多。“难以想象尼安德特人为何会想要对疼痛更敏感。”


尚不清楚这些突变是否是因为对机体有益而演化的。尼安德特人种群很小,遗传多样性低——这些条件会让有害突变存在的时间更长。但Pääbo认为这种突变“闻”起来更像自然选择的结果。他计划给大约100个尼安德特人的基因组测序,这或许能带来一些答案。


无论哪种情况,“疼痛都是适应性的,”Zeberg指出,“能感受到疼痛不是什么特别坏的事。”


参考文献:

1. Zeberg, H. et al. Curr. Biol. https://doi.org/10.1016/j.cub.2020.06.045 (2020)

2. Cox, J. J. et al. Nature 444, 894–898 (2006).

3. Dib-Hajj, S. D., Yang, Y., Black, J. A. & Waxman, S. G. Nature Rev. Neurosci.14, 49–62 (2013).

4. Kuhlwilm, M. & Boeckx, C. Sci. Rep. 9, 8463 (2019).


原文以Neanderthal gene linked to increased pain sensitivity为标题发表在2020年7月23日的《自然》新闻版块

© nature

doi: 10.1038/d41586-020-02202-x


版权声明:

本文由施普林格·自然上海办公室负责翻译。中文内容仅供参考,一切内容以英文原版为准。欢迎转发至朋友圈,如需转载,请邮件China@nature.com。未经授权的翻译是侵权行为,版权方将保留追究法律责任的权利。

© 2020 Springer Nature Limited. All Rights Reserved