鉴定出导致人类肤色多样化的基因

人类具有多种皮肤色彩。但是迄今为止，仅少许基因已被证实增进皮肤色彩产生正常的变化，而且这主要是通过研究欧洲人群发现的。

如今，在1项针对不同非洲群体的研究中，来自美国、博茨瓦纳、坦赞尼亚和埃塞俄比亚的研究人员鉴定出与皮肤色素冷静相干的新的基因变异。这1发现有助于解释非洲大陆上存在众多皮肤色彩，揭露人类进化，并使得人们了解皮肤癌等疾病的遗传风险因素。相干研究结果于2017年10月12日在线发表在Science期刊上，论文标题为“LociassociatedwithskinpigmentationidentifiedinAfricanpopulations”。

论文通讯作者、美国宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院遗传学教授、文理学院生物学教授SarahTishkoff说，“我们鉴定出致使现代人类最为显著差异的性状之1的遗传基础。当人们谈及非洲人的肤色时，大多数人想到肤色较深的皮肤，但是我们证实在非洲，存在比价大的肤色变化：从1些非洲人具有较浅的肤色到全球水平上最深的肤色，和介于这二者之间的肤色。我们鉴定出影响这些性状的基因变异，并且证实影响浅色皮肤和深色皮肤的突变在现代人类起源之前就已存在较长时间了。”

浅色皮肤和深色皮肤都会提供好处：比如，深色皮肤被认为有助于禁止紫外线照耀带来的1些负面影响，而在较低紫外线照耀的区域，浅色皮肤能够更好地增进维生素D合成。

为了客观地捕捉非洲人的皮肤色素冷静，Tishkoff和同事们利用1种色彩丈量仪丈量了来自种族和遗传上多样化的人群的2000多名非洲人的皮肤光反射能力。他们从太阳照耀量最小的内臂进行丈量。这些丈量值能够被用来推断皮肤色素黑色素的水平。他们取得1系列丈量值；肤色最深的皮肤在非洲东部的尼罗-撒哈拉语系牧民群体中视察到；肤色最浅的皮肤在非洲南部狩猎、收集食品的桑族人群体中视察到。

这些研究人员取得了将近1600人的遗传信息，研究了基因组中的400万多个单核苷酸多态性位点。从这个数据集中，他们能够展开全基因组关联研究，并发现基因组中的4个关键区域，这些区域产生的变异与肤色变化密切相干。

具有最强关联的1个区域位于SLC24A5基因及其附近，已知该基因的1种变异体在欧洲人群和1些南亚人群的浅色肤色中发挥着作用，而且被认为是在3万多前产生的。这类变异体在已知先人来自东南亚和中东的埃塞俄比亚和坦桑尼亚人群中是较为常见的，这提示着它是从这些区域携带到非洲的，而且根据它的出现频率，它多是被正向选择的。

另外一个含有基因MFSD12的区域与皮肤色素冷静存在第2大的关联性。这个基因在白斑病患者的脱色皮肤中低水平表达。

这些研究人员发现这个与深色色素冷静相干的基因及其周围产生的突变在通常具有较深肤色的尼罗-撒哈拉语系群体中和在除具有较浅肤色的桑族人以外的撒哈拉沙漠以南人群中较高频率地存在。他们还在通常在非洲以外具有最深肤色的南亚印第安人群和澳大利亚-美拉尼西亚人群中，鉴定出这个基因的变异体，和与深色皮肤色素冷静相干的其他变异体。

一样使人关注的是与浅色皮肤色素冷静相干的MFSD12、OCA2和HERC2基因变异体在非洲桑族人群和欧洲人中最高频率地存在。

MFSD12在产生黑色素的黑色素细胞中高度表达。为了验证这个基因在增进皮肤色素冷静中发挥的作用，这些研究人员阻断它在体外培养的细胞中表达，发现这会增加真黑色素的产生。作为1种色素，真黑色素致使黑褐色的皮肤、毛发和眼睛色彩。在斑马鱼中敲除这个基因会致使产生黄色色素的细胞丢失。在刺鼠中，敲除这个基因会禁止褐黑素产生，从而致使它们的皮毛色彩变成统1的灰色。

论文共同作者、宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院生理学系教授、费城儿童医院研究所病理学与实验室医学系教授MichaelMarks证实MFSD12基因以1种新的方式影响真黑色素冷静。不同于其他的主要在黑色素体中表达的色素冷静基因的是，MFSD12是在溶酶体中表达的。溶酶体是1种与产生真黑色素的黑色素体截然不同的细胞器。

Marks说，“我们的研究结果提示着溶酶体和产生真黑色素的黑色素体之间存在某种迄今为止还没有阐明的交谈。弄清楚这是如何发挥作用的可能为操纵皮肤色素冷静用于医治目的的方法提供新的思路。”

Marks说，“另外，MFSD12表达缺失对两种黑色素产生相反的影响：增加真黑色素产生，同时抑制褐黑素产生的事实提示着相比于产生真黑色素的黑色素体，产生褐黑素的黑色素体可能与溶酶体存在着更多的关联性。”

另外，还发现OCA2和HERC2基因也与皮肤色彩存在关联，在此之前人们已发现这两个基因与欧洲人的皮肤、眼睛和头发色彩变化存在关联，不过在这项研究中，在非洲人群中鉴定出这两个基因产生新的突变。OCA2突变也致使1种在非洲人群中更加常见的白化病。这些研究人员视察到位于OCA2附近的调理其表达的HERC2基因也产生变异。在OCA2基因中，他们鉴定出1种在欧洲人和桑族人中较为常见的变异体表达较短的功能产生改变的蛋白版本。他们视察到1种平衡OCA2选择的信号，这意味着这个基因的两种不同的版本已被保持60万多年了。

这些研究人员发现的最后1个与皮肤色素冷静相干联的基因区域包括在紫外线反应和黑色素瘤风险中发挥着作用的基因。在这个区域中，排在首位的候选基因是DDB1，它参与修复紫外线照耀引诱的DNA损伤。

Tishkoff说，“非洲人不会常常得黑色素瘤。这些基因附近产生的突变数量在紫外线强度最高的地区是最高的，因此有理由认为它们可能在紫外线保护中发挥着作用。”

这些研究人员鉴定出的这些突变在调理DDB1和附近的其他基因表达中发挥着作用。

Tishkoff说，“虽然我们还不知道DDB1影响色素冷静的机制，但是使人关注的是，这个在物种中高度守旧的基因也在西红柿等植物的色素冷静中发挥着作用。”

这些研究人员有证据表明人基因组的这个区域在非洲之外遭受着强劲的自然选择；与浅色皮肤色彩相干的突变在非非洲人中产生的频率几近到达100%，这是所有欧洲人中产生的“选择性清除”的几个例子之1；据估计，这类选择性清除产生的时间在大约6万～8万年前，大约在现代人类从非洲迁出的时候。

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