天天短訊！不止是頭頂，人類的毛發為什么越來越稀少？

“無毛”的進化

紅猩猩、小老鼠，貓、馬……絕大多數哺乳動物身上，都有大量的毛發覆蓋。可以說，在動物王國，毛發是哺乳動物的一種典型特征。雖然不同動物的毛發各不相同，但它們具有感覺知覺、保溫、保護皮膚等多種重要功能。

(資料圖片僅供參考)

然而，同樣是哺乳動物的人類、鯨魚、大象、犀牛、裸鼴鼠等，身上的毛發卻明顯更少。從這些物種的基因來看，它們的共同祖先都有相當多的毛發。究竟是什么，讓這幾種親緣關系相距甚遠的動物，都進化進化出了相同的“無毛”特征？長期以來，這種“趨同進化”的基礎一直困擾著科學家。

一種可能是，它們經歷了相似的基因變化，比如打開或關閉了某種在性狀發展中發揮重要作用的基因。在一項新的研究中，來自猶他大學和匹茲堡大學的科學家觀察了62種哺乳動物的基因組，首次揭開了人類和其他一些沒有毛發的哺乳動物是如何失去毛發的故事。

在一篇發表于《eLife》雜志的論文中，他們詳細報告了一組對毛發的形成至關重要的基因和基因組調控區域。

圖片圖片來源：論文原文

加速進化的基因對于人類來說，缺乏毛發是我們的一個重要特征。然而，有關形成了這一特征的機制的一些基本問題，卻一直不為人所知。

科學家認為，找到這些問題的答案具有十分重要的現實意義，比如通過這些研究，我們或許能為脫發、化療后的頭發再生，以及患有會導致脫發的疾病的患者帶來福音。

對其他一些無毛哺乳動物來說，退去毛發的原因可能各不相同，但也都有其好處。比如說，當沒有濃密的毛發時，大象在炎熱的氣候中更容易降溫，海象在水中也更加容易滑行……

圖片圖片來源：Pixabay

在新研究中，為了揭開毛發衰退的遺傳基礎，研究人員決定在無毛動物體內尋找那些進化速率比有毛動物更快的基因。

之所以要尋找這些基因，是因為進化速率的變化反應了施加在基因組上的進化壓力的大小。并且已經有多項研究表明，表型的趨同確實與進化速率的趨同變化有關。重復的基因變化在這項研究中，研究團隊采用了一種創新的計算方法，來識別所謂的在“無毛哺乳動物”和“有毛哺乳動物”中有著不同的進化速率的編碼和非編碼序列。

這種方法可以使研究人員同時比較基因組的數百個區域。他們對62種哺乳動物的19,149個基因和343,598個保守的非編碼區域進行了掃描。在無毛哺乳動物基因組的編碼區域，他們發現許多相同的基因經歷了加速進化，這些積累了突變的基因包括編碼了角蛋白的基因，以及一些與構建毛干和促進毛發生長有關的要素。

與此同時，他們發現基因組的調控區域也同樣重要。這些非編碼區域雖然不直接參與毛發結構的生成，但它們的進化速率變化會間接地影響這一過程，指導某些基因的開啟、關閉以及產出。通過篩選，研究人員還發現了一些在毛發生長中發揮了作用的陌生基因。在此之前，科學家是不知道這些基因和調節序列是否與哺乳動物的毛發生長或無毛有關的。結合其他證據，研究人員認為這些發現所揭示的可能是一組與毛發生長有關的新基因。

總的來說，這些結果表明，一組特定的基因變化在不同的哺乳動物物種中發生過好幾次，進而推動了親緣關系相距甚遠的物種的無毛進化。治療脫發有希望了？

在這項研究中，科學家利用生物多樣性來了解我們自己的基因。這對于那些研究皮膚、毛發的科學家以及進化生物學家很有意義。在論文中，研究人員描述了基因組中可能參與了控制毛發生長的部分。一旦這些發現得到確認，就可以用于開發治療人類脫發的療法。此外，他們發展的計算方法也可以應用于研究其他的趨同進化例子。現在，研究人員正使用這種方法來定義與預防癌癥、延長壽命和了解其他健康狀況有關的基因區域。

參考鏈接：

[1] https://healthcare.utah.edu/publicaffairs/news/2023/01/why-humans-lost-body-hair.php

[2] https://elifesciences.org/articles/76911

標簽： 哺乳動物 研究人員 進化速率