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在人類漫長的進化歷程中，兩個顯著特征持續(xù)吸引著科學家的研究興趣：相較于其他靈長類動物，人類實現(xiàn)了顯著的身高增長以及基礎代謝率的提升。

近日，《細胞·基因組學》發(fā)表的一項研究，首次揭示了一個名為“rs34590044-A”的古老遺傳變異，如何通過調(diào)控線粒體代謝樞紐——ACSF3基因，驅(qū)動人類身高與基礎代謝率協(xié)同進化。論文通訊作者、復旦大學生命科學學院研究員樊少華認為，這項研究不僅解釋了人類身高與代謝率提升的部分遺傳基礎，更將“多吃肉能長高”的古老經(jīng)驗與現(xiàn)代科學聯(lián)系起來。

身高與代謝存在遺傳相關性

想象一下與人類親緣關系最相近的黑猩猩，它們強壯有力，但它們的身高以及身體在靜息狀態(tài)下消耗能量的速度與人類存在顯著差異?，F(xiàn)代人類和非人猿類的具體差異非常明顯：現(xiàn)代人類的身高比非人猿類平均高出約0.3米；二者在同樣體重的情況下，現(xiàn)代人類的基礎代謝率比非人猿類高出15%—50%。

科學家們早已注意到，更高的平均身高和更高的基礎代謝率是現(xiàn)代人類區(qū)別于其他非人靈長類的關鍵特征。這種生理特征的躍遷，與人類形成、適應新環(huán)境、發(fā)展復雜社會行為等重大進化事件密切相關。

“傳統(tǒng)觀點認為，身高增長主要受骨骼發(fā)育基因調(diào)控，而代謝率提升則與能量利用效率相關?！闭撐耐ㄓ嵶髡?、復旦大學生命科學學院研究員李晉解釋，“我們的研究發(fā)現(xiàn)，這兩個看似獨立的性狀背后，存在著深層遺傳協(xié)同機制?！?/p>

研究團隊通過全基因組數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，身高與基礎代謝率存在遺傳相關性，二者共享部分遺傳基礎。研究團隊特別關注了那些在人類譜系中獨有的遺傳變異，發(fā)現(xiàn)人類進化過程中獲得的新遺傳變異對塑造現(xiàn)代人類獨特的體型和代謝特征起到了重要作用。

基因突變提高肉食轉(zhuǎn)化率

通過精細定位，研究團隊在人類基因組16號染色體發(fā)現(xiàn)了一個關鍵調(diào)控變異：rs34590044-A，它可以顯著增強ACSF3基因的活性。

ACSF3基因編碼的蛋白是身體處理肉食營養(yǎng)的一個關鍵酶，主要負責代謝以蘇氨酸及其相關代謝物為代表的外源性物質(zhì)，將它們轉(zhuǎn)化為無毒或可利用的形式。

rs34590044-A突變是人類特有的，它出現(xiàn)在人類與黑猩猩分離之后的人類譜系中。擁有這個突變，能顯著增強ACSF3基因的表達水平，產(chǎn)生更多ACSF3蛋白。這意味著攜帶該突變的個體，代謝肉類中蘇氨酸等成分的效率更高。樊少華用了一個生動的比喻：“當rs34590044-A增強ACSF3基因表達時，就像繁忙的高速公路上又開辟了新的車道，使通行更加高效、順暢?！?/p>

為了驗證這一發(fā)現(xiàn)，研究團隊利用腺相關病毒載體技術，在小鼠體內(nèi)人為提高ACSF3基因的表達水平，以模擬人類rs34590044-A突變的效果。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這些小鼠在獲得相應營養(yǎng)后，表現(xiàn)出更強的骨骼生長和更高的能量代謝水平。相反，如果在小鼠中敲除ACSF3基因，模擬該基因功能完全喪失的效果，則會導致嚴重的生長遲緩。在人類中，ACSF3基因的完全失活會導致一種罕見遺傳病，患者會表現(xiàn)出身材矮小等癥狀。這些實驗強有力地證明了ACSF3基因及其高水平表達對人類身高和代謝的重要性。

研究團隊還分析了古人類的DNA數(shù)據(jù)。他們發(fā)現(xiàn)，在歷史上以狩獵游牧為主、肉食攝入比例更高的人群中，rs34590044-A突變的出現(xiàn)頻率顯著高于以農(nóng)耕為主、植物性食物比例更高的人群。這從進化角度印證了該突變是在人類增加肉食攝入的進化壓力下被篩選和保留下來的優(yōu)勢突變。

多角度認識適應性進化“圖譜”

可以說，這項研究將ACSF3基因及rs34590044-A，列入了人類代謝適應性進化的“圖譜”。

它們與既往發(fā)現(xiàn)的多個適應性進化事件一道，共同描繪了人類如何通過遺傳變異不斷適應劇烈變化的飲食環(huán)境。例如，歐洲人群因尼安德特人基因滲入強化了脂肪代謝能力，更能適應高脂飲食；全球農(nóng)業(yè)人群在FADS基因簇上發(fā)生的適應性變異，優(yōu)化了植物來源脂肪酸的代謝效率；不同地區(qū)人群獨立進化出的乳糖耐受性，使人類能夠消化乳制品；淀粉酶基因拷貝數(shù)擴增現(xiàn)象，幫助人類更好地適應高碳水化合物農(nóng)業(yè)飲食。破譯這些進化密碼，為解答“人類何以成為人類”這一終極命題提供了深層線索。

具體來說，這項新研究為理解人類如何通過適應高能量、高蛋白的肉食，獲得體型和認知能力上的優(yōu)勢提供了重要的分子遺傳學證據(jù)。它有力支持了“肉食塑造人類”這一進化假說。肉食提供的充沛能量和必需氨基酸，不僅支持了身高的增長，也為大腦的發(fā)育和復雜化奠定了物質(zhì)基礎。

同時，專家提醒，對ACSF3基因及rs34590044-A的作用要有客觀認識。

樊少華介紹，除了丙二酸和甲基丙二酸尿癥患者攜帶ACSF3基因的失活突變外，所有人都有正常的ACSF3基因。所有人都需要攝入肉類等蛋白質(zhì)，這是維持生命和健康的基礎。rs34590044-A突變的存在，意味著攜帶者在代謝肉類營養(yǎng)上可能更高效，這在一定程度上有助于人在生長發(fā)育期更好地利用能量。但這絕不意味著沒有該突變的人就無法從肉食中獲益，也不意味著擁有該突變就可以無節(jié)制地狂吃肉類。

實際上，身高和代謝是極其復雜的多基因性狀。

李晉說，研究中提到的基因只是眾多影響因素中的一個。均衡營養(yǎng)、適度運動、充足睡眠等生活方式因素，以及更多尚未被發(fā)現(xiàn)的基因和環(huán)境互作，共同決定著個體的最終身高和代謝水平，不能通過檢測基因中是否攜帶rs34590044-A突變來決定肉類攝入量。