研究表明促进繁殖的基因突变往往会缩短人类寿命

密歇根大学领导的一项研究对超过276,000人的遗传和健康信息进行了回顾，发现了数十年历史的进化理论的有力支持，该理论试图解释衰老和衰老。

1957年，进化生物学家乔治·威廉姆斯提出，如果导致衰老的基因突变在生命早期有利于促进早期繁殖或产生更多后代，那么它们可能会受到自然选择的青睐。威廉姆斯当时是密歇根州立大学的助理教授。

威廉姆斯的想法现在被称为衰老的拮抗多效性理论，仍然是对衰老(变老或老化的过程)的流行进化解释。虽然该理论得到了个别案例研究的支持，但它缺乏明确的全基因组证据。

在《科学进展》杂志上发表的研究中，密歇根大学进化生物学家张建志和一位中国同事利用英国生物银行数据库中276,406名参与者的遗传、生殖和死亡登记信息检验了威廉姆斯假说。

他们发现繁殖和寿命在基因上呈强烈负相关，这意味着促进繁殖的基因突变往往会缩短寿命。

此外，根据该研究，携带导致其生育率相对较高的突变的个体比携带导致其生育率相对较低的突变的个体活到76岁的可能性更低。

然而，作者警告说，繁殖和寿命同时受到基因和环境的影响。作者表示，与环境因素(包括避孕和堕胎对生殖的影响以及医学进步对寿命的影响)相比，研究中讨论的遗传因素发挥的作用相对较小。

“这些结果为威廉姆斯的假设提供了强有力的支持，即衰老是自然选择的副产品，旨在更早和更多地繁殖。自然选择很少关心我们在繁殖完成后能活多久，因为我们的适应性很大程度上是在繁殖结束时决定的。”密西根大学生态与进化生物学系马歇尔·W·尼伦伯格学院教授张说。

适应性是生物学家用来描述有机体特征增加其后代数量的程度的概念。

“有趣的是，我们发现，当你控制基因预测的繁殖数量和时间时，生两个孩子相当于最长的寿命，”张说。“孩子越少或越多，都会缩短寿命。”该结果支持了之前几项研究的结果。

张在《科学进展》论文上的共同作者是中国医学科学院和北京协和医学院的龙二平。研究开始时，朗是密歇根大学的访问学生。

在遗传学中，多效性的概念认为单个突变可以影响多个性状。根据具体情况，相同的突变可能既有益又有害，这种想法被称为拮抗性多效性，是由威廉姆斯在题为“多效性、自然选择和衰老进化”的论文中提出的，作为衰老起源的基础。”

对于生物学家来说，衰老特指身体机能逐渐衰退，表现为随着年龄的增长，生殖能力下降，死亡率上升。

英国生物银行数据库使张和龙能够在基因组规模上评估繁殖和寿命之间的遗传关系。

研究人员检查了数据库中583个与繁殖相关的遗传变异的频率，发现一些与较高繁殖相关的变异在近几十年来变得更加常见，尽管它们同时与较短的寿命相关。变异频率的增加可能是自然选择更高繁殖率的结果。

“拮抗性多效性假说预测，大多数增加繁殖但缩短寿命的突变的适应性优势大于劣势，因此会受到选择性青睐，”张说。

即便如此，人类的预期寿命、出生率和生殖行为在过去几十年里都发生了巨大的变化。具体来说，根据这项新研究，世界上超过一半的人生活在出生率下降的地区，同时避孕、堕胎和生殖障碍的发生率也在增加。

另一方面，全球人类出生时预期寿命从1950年的46.5岁稳步增长到2019年的72.8岁。

张说：“这些趋势主要是由重大环境变化驱动的，包括生活方式和技术的变化，与本研究中确定的遗传变异的自然选择引起的变化相反。”

“这种对比表明，与环境因素相比，遗传因素在这里研究的人类表型变化中发挥的作用较小。”