生物谷報(bào)道：美國科學(xué)家近日研究發(fā)現(xiàn)，在人類發(fā)展過程中,，唾液淀粉酶（salivary amylase）有可能通過幫助人類祖先從淀粉中獲取更多的能量而促進(jìn)了人類的進(jìn)化。這一發(fā)現(xiàn)為研究人類對(duì)于周邊環(huán)境的適應(yīng),、遺傳變異與人類進(jìn)化的關(guān)系提供了幫助,。相關(guān)論文9月9日在線發(fā)表于《自然－遺傳學(xué)》上,。
淀粉是現(xiàn)代人類重要的食物來源之一，但是如果人類唾液中缺乏淀粉酶的話,，將不能有效利用這種復(fù)雜的碳水化合物,，因?yàn)樯眢w其它地方含有的酶,，并不能像唾液淀粉酶這樣有效分解淀粉,。之前曾有研究發(fā)現(xiàn),，某些人擁有的制造唾液淀粉酶的基因副本數(shù)量要比其他人多,，但是關(guān)于這些多余副本的作用一直沒有弄清,。
在最新的實(shí)驗(yàn)中，美國亞利桑那州立大學(xué)的人類學(xué)家George Perry和研究小組對(duì)擁有不同數(shù)量淀粉酶基因的人展開了研究,。他們測(cè)量了這些人唾液中的淀粉酶含量，通過分析得出結(jié)論認(rèn)為,，這些多余副本能制造更多的淀粉酶,，分解淀粉的能力也隨之增強(qiáng),。
研究人員隨后擴(kuò)大了實(shí)驗(yàn)范圍,，分別從非洲、亞洲,、歐洲和北極采集了人類唾液樣本，研究發(fā)現(xiàn),，食物中淀粉含量高的族群,，比如坦桑尼亞的Hadza,，往往擁有較多的淀粉酶基因,，平均為6.7個(gè)副本,；而食物中淀粉含量少的族群，如中非的Mbuti,，所擁有的淀粉酶基因也較少,，平均為5.4個(gè)副本。另外,，主要以水果為食的黑猩猩,，所擁有的唾液淀粉酶基因只有兩個(gè)副本。
通過比較人類和黑猩猩的基因組,，Dominy認(rèn)為,，人類唾液淀粉酶基因的增加是從幾十萬年前開始的,，而這與農(nóng)業(yè)的出現(xiàn)時(shí)間（大約15萬年前）相吻合,。他推測(cè),，這種基因的增加促使人類腦容量增大，促進(jìn)了智力的發(fā)展,。不過他同時(shí)表示,，還需要從不同文化的族群采集更完整的基因組序列，以確定淀粉酶基因增加的確切時(shí)間,。
美國科羅拉多大學(xué)的生物學(xué)家James Sikela認(rèn)為,，像此次這種將人類進(jìn)化與遺傳變異相聯(lián)系的研究,，將會(huì)變得越來越普遍。此次研究是一個(gè)很好的范例,，它告訴我們通過進(jìn)化基因組研究,，能夠了解我們?nèi)祟愡^去的一些事情。（科學(xué)網(wǎng) 梅進(jìn)/編譯）
原始出處:
Nature Genetics
Published online: 9 September 2007 | doi:10.1038/ng2123
Diet and the evolution of human amylase gene copy number variation
George H Perry1,2, Nathaniel J Dominy3, Katrina G Claw1,4, Arthur S Lee2, Heike Fiegler5, Richard Redon5, John Werner4, Fernando A Villanea3, Joanna L Mountain6, Rajeev Misra4, Nigel P Carter5, Charles Lee2,7,8 & Anne C Stone1,8
Starch consumption is a prominent characteristic of agricultural societies and hunter-gatherers in arid environments. In contrast, rainforest and circum-arctic hunter-gatherers and some pastoralists consume much less starch1, 2, 3. This behavioral variation raises the possibility that different selective pressures have acted on amylase, the enzyme responsible for starch hydrolysis4. We found that copy number of the salivary amylase gene (AMY1) is correlated positively with salivary amylase protein level and that individuals from populations with high-starch diets have, on average, more AMY1 copies than those with traditionally low-starch diets. Comparisons with other loci in a subset of these populations suggest that the extent of AMY1 copy number differentiation is highly unusual. This example of positive selection on a copy number–variable gene is, to our knowledge, one of the first discovered in the human genome. Higher AMY1 copy numbers and protein levels probably improve the digestion of starchy foods and may buffer against the fitness-reducing effects of intestinal disease.
