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你比別人更怕疼？可能與尼安德特人基因有關(guān)

2020/08/24
導(dǎo)讀
敏感的尼安德特人

尼安德特人的樣貌重建。來源：S. Entressangle/E. Daynes/SPL


如果一個人遺傳了來自尼安德特人的某些能改變神經(jīng)的突變，TA可能會感受到更多疼痛。


撰文 | Ewen Callaway


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尼安德特人的生活是真的困難模式。這些冰河世紀(jì)的狩獵采集者曾在歐亞西部艱難地活著，捕獵猛犸象、野牛和其他危險動物。

《當(dāng)代生物學(xué)》（Current Biology）7月23日 [1] 發(fā)表了一項史無前例的基因組研究，發(fā)現(xiàn)除了生存艱難，尼安德特人還具有痛感更強(qiáng)烈的生物學(xué)傾向。演化遺傳學(xué)家發(fā)現(xiàn)，這些古人類近親體內(nèi)編碼NaV1.7蛋白的一個基因攜帶了三個突變，而NaV1.7蛋白可以向脊髓和大腦傳遞痛感。研究人員還用英國人群的樣本表明，遺傳了尼安德特人的NaV1.7的人更容易感受到疼痛。

“對我來說，這是第一次證明我們可以開始利用當(dāng)代人作為轉(zhuǎn)基因模型，去了解尼安德特人的生理特性?！?德國馬克斯·普朗克演化人類學(xué)研究所的 Svante P??bo 說。P??bo與瑞典卡羅林斯卡學(xué)院的 Hugo Zeberg 共同領(lǐng)導(dǎo)了這項研究。




痛感蛋白



由于研究人員能利用的尼安德特人基因組數(shù)量并不多，且大部分都是低分辨率測序的，因此很難識別哪些突變是尼安德特人支系在約50萬-75萬年前與現(xiàn)代人支系分離后演化出來的。不過，在過去幾年里，P??bo和他的團(tuán)隊利用在克羅地亞和俄羅斯的洞穴中發(fā)現(xiàn)的DNA，生成了三個高質(zhì)量的尼安德特人基因組。這些基因組可以讓他們確信地識別出在尼安德特人中可能很常見，但在現(xiàn)代人中很少見的突變。

SCN9A基因（編碼NaV1.7蛋白）中的突變引人關(guān)注，因為這些尼安德特人都含有能改變NaV1.7蛋白形狀的三個突變。在這三個尼安德特人的兩套染色體中都發(fā)現(xiàn)了這種基因突變，暗示該現(xiàn)象在整個種群中很常見。

NaV1.7能作用于機(jī)體的神經(jīng)，并在神經(jīng)中參與控制是否將疼痛信號傳輸至脊髓和大腦以及傳輸?shù)某潭??！坝腥诵稳葸@就像音量旋鈕，能調(diào)定神經(jīng)纖維內(nèi)的疼痛增量?！?Zeberg 說。攜帶能讓NaV1.7失活的極罕見遺傳突變的人感覺不到疼痛 [2]，但其他突變會讓人更易感受到慢性疼痛 [3]。

為了搞清楚突變可能如何改變了尼安德特人的神經(jīng)，Zeberg讓尼安德特人的NaV1.7在蛙卵和人腎細(xì)胞中表達(dá)—— 蛙卵和人腎細(xì)胞可以作為模型系統(tǒng)，表征控制神經(jīng)沖動的蛋白。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這種蛋白在有三種突變的細(xì)胞中，比在沒有突變的細(xì)胞中的活性更大。在神經(jīng)纖維中，這還能降低傳遞疼痛信號的閾值，Zeberg說。

隨后，他和 P??bo 開始尋找遺傳了尼安德特人的NaV1.7的現(xiàn)代人。英國生物樣本庫（UK Biobank）是一個收錄了50萬英國人基因組的數(shù)據(jù)庫。在報告過疼痛癥狀的對象中，約有0.4% 擁有該突變基因的一個拷貝——沒有人和尼安德特人一樣有兩個拷貝。攜帶該基因突變的對象報告疼痛的概率比沒有該突變基因的人高7%左右。




敏感的尼安德特人



西班牙加泰羅尼亞科研與高級研究所的神經(jīng)科學(xué)家 Cedric Boeckx 表示，“這項研究很出色，”因為它表明可以通過研究現(xiàn)代人，來重建尼安德特人的生理特征。在2019年的一項研究中，Boeckx 鑒定出了現(xiàn)代人與尼安德特人之間其他三個不同的參與疼痛感知的蛋白 [4]。他說這種變化可能體現(xiàn)出兩個人種的韌性差異。 

P??bo 和 Zeberg 提醒道，他們的研究結(jié)果并不一定表示尼安德特人會比現(xiàn)代人感受到更多疼痛。NaV1.7傳遞的感覺會在脊髓和大腦內(nèi)被加工和修飾，這個過程也會影響人體對疼痛的主觀體驗。

德國馬克斯·德爾布呂克分子醫(yī)學(xué)中心（Max Delbrück Center for Molecular Medicine）的神經(jīng)科學(xué)家 Gary Lewin 指出，尼安德特人的突變對NaV1.7的功能只有較小的影響，比起與慢性疼痛相關(guān)的其他突變要小許多?！半y以想象尼安德特人為何會想要對疼痛更敏感?！?/span>

尚不清楚這些突變是否是因為對機(jī)體有益而演化的。尼安德特人種群很小，遺傳多樣性低—— 這些條件會讓有害突變存在的時間更長。但P??bo認(rèn)為這種突變 “聞” 起來更像自然選擇的結(jié)果。他計劃給大約100個尼安德特人的基因組測序，這或許能帶來一些答案。

無論哪種情況，“疼痛都是適應(yīng)性的”，Zeberg 指出，“能感受到疼痛不是什么特別壞的事?！?nbsp; 

 參考文獻(xiàn)

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 為標(biāo)題發(fā)表在2020年7月23日的《自然》新聞版塊


 制版編輯 | 皮皮魚


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doi: 10.1038/d41586-020-02202-x


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