上海
撰文丨王聪
编辑丨王多鱼
排版丨水成文
1957年，伟大的进化生物学家George Williams（1926-2010）在Evolution期刊发表了一篇题为：Pleiotropy, Natural Selection, and the Evolution of Senescence（多效性、自然选择和衰老的进化）的具有里程碑意义的论文，试图解释衰老起源的基础，这篇论文中提出的观点，被称为拮抗多效性理论，现在仍然是衰老的主流进化解释，虽然该理论得到了一定程度的支持，但它缺乏明确的全基因组证据。
近日，密歇根大学张建之教授和中国医学科学院北京协和医学院龙尔平研究员在Science Advances期刊发表了题为：Evidence for the role of selection for reproductively advantageous alleles in human aging 的研究论文。
该研究使用英国生物样本库（UK Biobank）的276406名参与者的遗传、生殖和死亡登记信息，对拮抗多效性理论进行了测试。结果显示，生殖和寿命在遗传上呈强烈的负相关，这意味着，在生命的早期促进生殖的基因突变，往往会缩短寿命。
该研究还发现，携带导致高生育率的基因突变的人相比携带导致低生育率的基因突变的人能够活到76岁的概率更低，这项研究为拮抗多效性理论提供了强有力的支持。
张建之教授（左）龙尔平研究员（右）
多效性是指一个基因控制多个性状，拮抗多效性是指一个基因调控的某些性状有利于生命早期的适合度，而另一些性状则对生命晚期的适合度有害，生命在生活史的权衡中，被迫接受晚期有害作为早期有利的必要代价。也就是说，生命无法通过自然选择达到完美。
对于生物学家来说，衰老具体指的是身体功能的逐渐下降，表现为生殖能力的下降和死亡率随着年龄的增长而增加。
拮抗多效性理论认为，大多数增加生殖但减少寿命的基因突变具有更大的适合度优势，因此被进化选择性偏爱。
在这项研究中，研究团队使用英国生物样本库（UK Biobank）的276406名参与者的遗传、生殖和死亡登记信息，从而在基因组尺度上评估生殖和寿命之间的遗传关系。研究团队检查了数据库中583个与生殖相关的基因突变的频率，并发现与较高生殖率相关的几个突变在最近几十年变得更加常见，尽管它们同时与较短的寿命相关。这些突变的频率增加可能是自然选择的结果，以实现更高的生殖率。
该研究发现，生殖特征和寿命之间存在很强的负遗传相关性，具有较高生殖多基因评分（PGS）的个体活到76岁的概率较低。这项研究为人类衰老的拮抗多效性理论提供了有力证据，并指出了生殖-寿命拮抗多效性的潜在分子机制。
生殖PGS越高，活到76岁的概率越低
论文通讯作者张建之教授表示，这项研究为拮抗多效性理论提供了强有力的支持——衰老是自然选择的早生和多生的一个副产物。自然选择不太关心我们在完成生殖后还能活多久，因为我们的适合度（Fitness，指一个生物体将基因传递给下一代的能力）在很大程度上是由繁殖结束时决定的。
张建之教授还表示，有趣的是，当控制了遗传学上预测的生殖数量和时间时，有两个孩子对应着最长的寿命（活到76岁的概率最高），少于两个或超过两个孩子都会降低寿命。
所生孩子数量（NEB）与活到76岁概率的关联
当然，论文作者也提醒道，生殖和寿命受到基因和环境的双重影响。与环境因素相比，避孕、堕胎会对生殖产生重大影响，医学进步会对寿命产生影响，相比之下，该研究中讨论的遗传因素对生殖和寿命发挥着次要作用。
论文链接：
1. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j.1558-5646.1957.tb02911.x
2. https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adh4990
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