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猩猩有尾巴吗？“干货”
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猩猩和其他类人猿和人类一样，没有尾巴。图片：SEBASTIAN KENNERKNECHT
有些灵长类动物有尾巴，但人类和近亲猿没有。现在，研究人员可能已经发现了尾巴消失的原因。——一个简单的基因改变，即一个流动的DNA片段跳进了一个新的染色体区域，改变了猿类和其他猿类制造关键发育蛋白的方式。这一发现也表明，这种基因变化具有不太明显但危险的影响：脊髓缺陷的风险更高。
美国哈佛大学进化生物学家霍皮霍克斯特拉(Hopi Hoekstra)表示，这项工作不仅解决了“什么让我们成为人类的有趣问题”，还为这种变化是如何发生的提供了新的见解。
纽约大学格罗斯曼医学院研究基因组进化的研究生夏波说，当他还是个孩子的时候，他想知道为什么人没有尾巴，几年前的一次尾骨损伤再次激起了他的好奇心。近年来，大量的灵长类动物基因组被测序，于是他开始寻找在猿类尾巴发育中起作用的基因的变化。在一个名为TBXT的基因中，他发现了一个名为Alu的序列，该序列存在于所有猿类中，但在其他灵长类中缺失。
Alu序列可以在基因组中移动，有时被称为跳跃基因或转座因子。研究人员表示，可能是古代病毒的残留物，在人类基因组中非常常见，约占人类DNA的10%。有时，Alu的插入会中断基因，阻止其蛋白质。在其他情况下，这些序列具有更复杂的功能，——改变了蛋白质表达的位置或模式。
加州大学圣地亚哥分校的进化生物学家帕斯卡加涅克斯(Pascal Gagneux)说，这使得它们成为进化变异的巨大推动力，并保留了有益的变化。
TBXT编码一种叫做小鼠短尾突变表型的蛋白质，这种蛋白质的突变会使小鼠的尾巴变短。乍一看，巨猿独特的Alu序列似乎不会造成任何明显的基因损伤。然而，在进一步观察后，夏波注意到另一个Alu序列潜伏在附近。这个序列存在于猴子和猿类中，但他意识到在猿类中，这两个alu可以粘在一起形成一个循环，这改变了TBXT的表达，产生的蛋白质会比原来的蛋白质短一点。霍克斯特拉说它“非常聪明”。
事实上，夏波和同事发现人类胚胎干细胞可以产生两种TBXT信使RNA，一种是长的，另一种是短的，而小鼠细胞只产生长的转录拷贝。然后，研究人员使用基因组编辑器CRISPR从人类胚胎干细胞中移除一个Alu序列。结果表明，任何Alu序列的丢失都会使短版本的信使RNA消失。
夏波和他的同事利用CRISPR技术，使TBXT的缩短版本出现在小鼠体内，以评估这种简化的猿类特异性蛋白质可能如何影响尾巴发育。相关结果最近发表在bioRxiv上。研究人员表示，携带两个缩短基因拷贝的小鼠无法存活，但携带长版本和短版本的小鼠出生时尾巴长度不同，从没有到接近正常。
研究人员认为，短TBXT干扰尾巴的发育。纽约大学朗尼健康中心的发育遗传学家Itai Yanai表示，其他基因必须协同工作，才能消除猿类和人类的所有尾巴发育，但猿类独特的Alu插入“可能是一个关键事件”。
另一方面，这些转基因小鼠的神经管问题极其严重，即发育性脊髓缺损。这种出生缺陷会导致脊柱裂和无脑儿(大脑和头骨部分缺失)，这在人类中相当常见，每1000个新生儿中就有一个受到影响。
柳井正说：“显然，我们为失去尾巴付出了代价，但与此同时，我们肯定从中获得了明显的好处，无论是运动能力的提升还是其他方面。”(唐毅宸)
来源：《中国科学报》
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