通過調(diào)整晝夜節(jié)律時(shí)鐘人類適應(yīng)不同緯度的生活
許多生物過程,例如體溫,血壓和睡眠/覺醒周期,是基于時(shí)間的并且以循環(huán)方式變化。這些在24小時(shí)內(nèi)變化的過程稱為晝夜節(jié)律。它們由身體的內(nèi)部“時(shí)鐘”控制,并受到光和溫度等環(huán)境因素的影響。
當(dāng)身體的內(nèi)部“時(shí)鐘”與外部光照和黑暗周期不同步時(shí)發(fā)生的晝夜節(jié)律紊亂發(fā)生在前往不同時(shí)區(qū)(時(shí)差)時(shí)。研究人員發(fā)現(xiàn)精神分裂癥,雙相情感障礙,抑郁癥,季節(jié)性情感障礙和自閉癥患者的常規(guī)晝夜節(jié)律紊亂(與旅行無關(guān))。由于這些關(guān)聯(lián),了解晝夜節(jié)律的遺傳基礎(chǔ)對(duì)于改善人類健康非常重要。
人們認(rèn)為現(xiàn)代人類起源于非洲赤道以北,這個(gè)地區(qū)白天和黑夜幾乎不變12小時(shí)。隨著現(xiàn)代人類遷出非洲并進(jìn)入一系列緯度,他們遇到了日光長度的季節(jié)性變化。
現(xiàn)在,新的研究表明,在遷移過程中,人類的生物鐘進(jìn)化到適應(yīng)這些不同的環(huán)境條件。先前的研究已經(jīng)確定了位于不同緯度的蒼蠅,鳥類和魚類群體內(nèi)基因的差異,這顯示了其他物種的緯度驅(qū)動(dòng),自然選擇的證據(jù)。自然選擇是一種過程,在這種過程中,更好地適應(yīng)環(huán)境的生物體會(huì)生存并產(chǎn)生更多的后代。
10月基因組月度進(jìn)展討論了意大利研究人員最近在2014年10月30日出版的“ 基因組生物學(xué)”雜志上發(fā)表的一項(xiàng)研究,該研究描述了人類生物鐘的遺傳適應(yīng)性,這種生物鐘由不同緯度的日長驅(qū)動(dòng)。
意大利科學(xué)研究所的Diego Forni博士,IRCCS Eugenio Medea及其同事報(bào)告說,白天長度的變化確實(shí)起到了一種選擇性的“壓力”,這種事件導(dǎo)致一種特性在生物體中具有優(yōu)勢或劣勢。生存和繁殖。該研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)人類遷移到不同的緯度時(shí),自然選擇就會(huì)發(fā)生遺傳證據(jù)。換句話說,有利于日間變化的晝夜節(jié)律的人更經(jīng)常存活并傳遞他們的基因。在已知調(diào)節(jié)晝夜節(jié)律和睡眠周期的84種基因中發(fā)現(xiàn)了這方面的證據(jù)。
該研究考察了來自不同緯度的不同人群中特定等位基因或特定基因的版本的頻率。結(jié)果顯示,生活在白天時(shí)間長于或短于12小時(shí)的地方的人更有可能在基因組序列中的特定位置具有特定的等位基因 - 在基因組上已知影響的位置晝夜節(jié)律。
那些生活在相似緯度并且每日光照/黑暗周期幾乎相同的人,具有相似比例的具有這些特定等位基因的人。這表明,隨著現(xiàn)代人類移動(dòng)到不同的緯度,那些基因組發(fā)生變化的人,可以根據(jù)一天中的長度調(diào)整晝夜節(jié)律,更適合生存。當(dāng)那些幸存者復(fù)制時(shí),他們的孩子也有同樣的變化。
本研究還探討了與精神疾病相關(guān)的遺傳變異是由日長差異驅(qū)動(dòng)的適應(yīng)結(jié)果的可能性。研究人員發(fā)現(xiàn),先前已知會(huì)導(dǎo)致精神分裂癥和雙相情感障礙風(fēng)險(xiǎn)的等位基因也與日長變化有關(guān)。因此,如果我們能夠理解可變?nèi)臻L度如何影響控制我們晝夜節(jié)律的基因的進(jìn)化,我們可能會(huì)更多地了解精神疾病和可能的治療方法。
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