研究揭示了人类身高和代谢率共同进化的关键基因变异

复旦大学生命科学学院研究员李晋、青年研究员黄河、樊少华和他的合作伙伴的研究表明，现代人类和非人类灵长类动物的两个特征是更高的身体和更高的基础代谢。他们确定了一种遗传变异，有利于这些特征的共同进化。这种突变似乎有利于每个人长得更高——尤其是当他们摄入大量肉类时。相关研究于5月21日在《细胞-基因组学》中发表。

“在人类的进化中，从植物饮食到增加肉类饮食是一个重要的里程碑。”论文共同通讯作者李晋表示，“之前的研究表明，这种变化影响了现代人类的许多特征，所以身高可能会受到影响也就不足为奇了。”

研究人员利用英国基因库，拥有50万人的生物样本和基因组数据，识别了身高和基础代谢之间的遗传联系，发现了6000多种隐性因果变异。ACSF3(酰基辅酶A合成酶家族成员3)的特定调整变异在明确这些变异可能的功能影响(包括它们对蛋白质序列和基因表达的影响)后显示出极大的潜力。进一步的实验表明，它的名字是 rs34590044-A的变异使得ACSF3在现代人肝脏中的表现水平高于其他猿类。

“在解剖学上，与非人类猿类相比，现代人类的基础代谢和身高表现出显著的进化差异。”论文共同通信作者樊少华说:“虽然这两个特征，尤其是身高，已经得到了广泛的研究，但驱动这些变化的进化机制仍然相对不足。这就是为什么我们决定同时关注这两个特征。”

为了验证这些发现，明确它们与现代人类特征的关系，研究小组使用细胞和老鼠模型，详细设计了这种变异及其对ACSF3表达的影响。虽然ACSF3的作用机制还没有完全明确，但它似乎主要定位为线粒体，这可能解释了它对新陈代谢的影响。此外，ACSF3表达的增加似乎可以促进骨骼的形成，从而帮助生长。

研究人员发现，当ACSF3表达过多时，肉类饮食使小鼠身体变长，基础代谢增加，这是肉类饮食所特有的必需氨基酸喂养的小鼠模型。

该团队指出，持续研究多组学习、实验技术、计算算法和不同的古DNA样本，对加深我们对复杂进化过程的认知具有重要意义。

“这项研究揭示了遗传、环境和人口因素之间复杂的相互作用，各种因素促进了现代人类在解剖学上的出现和进化。”樊少华说:“同时，它对理解当代代谢疾病的易感性和抗性也有重要意义(如二型糖尿病、肥胖和代谢综合征)。”

研究人员预测，许多其他特征也可能通过类似的机制进化。他们计划继续研究人类进化中代谢稳定的基础，以确定人类祖先在进化过程中是如何适应各种饮食的。