北卡罗来纳大学医学院的研究人员正在使用进化基因组学来了解人类疾病。他们关注的是哺乳动物进化过程中不变的、高度受限的基因。这一新的观点使得精神和神经疾病的追踪可以追溯到这些基因的改变。这可以为各种心理健康状况提供见解，并可能使研究人员通过操纵某些DNA序列来减轻遗传疾病的影响。
一组科学家创造了一种新的手册，研究人员可以使用它来了解更多的信息关于人类高遗传风险疾病的起源。
多年来，人们进行了数百项科学研究，以发现人类共同特征的基因，从眼睛颜色到智力，再到身体和精神疾病。
Patrick Sullivan医学博士，FRANZCP，北卡罗来纳大学(UNC)医学院的Yeargan杰出精神病学和遗传学教授，以及精神病学基因组联盟为《科学》杂志制作了一个新的分组，为研究人员提供了另一种方法来了解人类疾病，利用进化基因组学的力量。
“这是一个可以给我们很多关于人类疾病的重要提示的工具，”沙利文说，他也是瑞典斯德哥尔摩卡罗林斯卡学院的教授。“如果我们能深入研究你的基因组，我们就能了解你的祖先，包括人类和非人类，并观察数百万年进化对你的影响。”
身体的大多数细胞有46条染色体，分成23对。每条染色体都由一串脱氧核糖核酸(DNA)组成，这种遗传物质为身体的生长和功能提供指令。资料来源:精神病学基因组学协会
什么使我们成为哺乳动物
地球上每一个生物都有DNA。这种自我复制的物质就像生物体内产生某些分子的蓝图，比如蛋白质。毫不奇怪，人类和我们最近的亲戚黑猩猩共享98.8%的遗传物质。
虽然我们的一些基因随着时间的推移而进化，但其他基因在整个哺乳动物进化过程中保持不变。用科学术语来说，这些被称为“高度受限”的基因。人类的一些基因在老鼠、牛、狗、猫、蝙蝠和海豚的基因组的许多区域具有惊人的遗传相似性。
这些基因将我们作为哺乳动物团结在一起。Sullivan认为，由于这些基因在进化史上经历了“火的考验”，这些未改变的基因区域一定在生物体的健康和基因构成中发挥了重要作用。
帕特里克·沙利文，医学博士，FRANZCP。资料来源:北卡罗来纳大学精神病学系
沙利文说:“一些高度受限的基因可以制造出人类和老鼠体内几乎相同的蛋白质。”“这很疯狂，因为我们和老鼠之间可能有6000万年的进化历史。然而，这种蛋白质并没有改变，所以我们推断这种蛋白质正在做一些非常重要的事情。”
当我们缩小视野，采取更全面的观点时，可能更容易看到我们共同基因的作用。
人类和其他哺乳动物有相同的解剖结构，如四腔心脏、肺、毛发、骨骼和产乳乳腺。我们在更小的范围内也有相似的基本过程，包括胚胎学，细胞如何生长和分裂，以及在我们的身体和大脑中传递神经化学物质的突触的发育和运作。
所有这些都是通过我们共同的基因区域形成的。因此，如果这些构成哺乳动物基础的基因之一被改变或删除，它可能会对生物体产生负面影响。
看待人类身心健康的新方法
如果一个病人患有神经性脑部疾病或某些精神疾病，研究人员能够追溯其发病情况，并发现这个人受到了一种高度受限基因的“重大打击”，这种基因对神经系统、大脑结构或突触至关重要。
许多研究人员依靠全基因组关联研究(GWAS)来发现疾病的遗传风险在基因组中的位置。利用基因组技术和大样本，研究人员可以分析许多种群的整个基因组，以发现与疾病或特征相关的遗传变异，例如单核苷酸多态性(SNPs)。
尽管知道这些变异在基因组中的位置很重要，但知道这些遗传变异最初是如何或为什么发生的也很有用。沙利文希望其他研究人员能够利用这些新的、广泛的文献，对各种人类疾病的遗传学基础得出他们自己的结论。
“事实证明，许多大脑特征实际上是高度保守的，”沙利文说，他是北卡罗来纳大学精神病学系自杀预防研究所的主任。“这个研究项目真的让我对基因组和基因组是如何建立的有了更深入的了解。我现在一直用这个来试图理解精神分裂症、自杀、抑郁症和饮食失调。”
这对未来的研究意味着什么
可以想象，人类的成功发育需要大量的蛋白质和DNA序列。在我们的DNA中有两个短的区域，称为调控增强子和调控启动子，它们在调控我们的DNA中起着特别重要的作用。
人类基因的创造类似于生产甜甜圈的工厂。调节增强器负责控制挤出机器并进入烤盘的面团数量。另一方面，推动者控制着面团何时被喷到托盘上。一天下来，你就有了一个完整的基因。
像沙利文这样的研究人员也许能够进入DNA序列，增加或减少这些调节增强子和启动子，以影响基因产生的蛋白质的数量，目的是减少基于基因的疾病的影响。
沙利文说:“也许有可能以一种非常温和的方式打击控制它的上游部分，看看这是否真的有帮助。”
参考:作者:Patrick F. Sullivan, Jennifer R. S. Meadows, Steven Gazal, BaDoi N. Phan, Xue Li, Diane P. Genereux, Michael X. Dong, Matteo Bianchi, Gregory Andrews, Sharadha Sakthikumar, jessica Nordin, Ananya Roy, Matthew J. Christmas, Voichita D. Marinescu, Chao Wang, Ola Wallerman, James Xue，姚淑杨，孙权，Jin Szatkiewicz, Jia Wen, Laura M. Huckins, Alyssa Lawler, Kathleen C. Keough, Zheng Zhili，曾健，Naomi R. Wray，李云，Jessica Johnson，陈佳文，动物经济学联合会。、Benedict Paten、Steven K. Reilly、Graham M. Hughes、wzhiping Weng、Katherine S. Pollard、Andreas R. Pfenning、Karin Forsberg-Nilsson、Elinor K. Karlsson、Kerstin Lindblad-Toh、Gregory Andrews、Joel C. Armstrong、Matteo Bianchi、Bruce W. Birren、Kevin R. Bredemeyer、Ana M. Breit、Matthew J. Christmas、Hiram Clawson、Joana Damas、Federica Di Palma、Mark Diekhans、Michael X. Dong、Eduardo Eizirik、Kaili Fan、Cornelia Fanter、Nicole M. Foley、Karin Forsberg-Nilsson、Carlos J. Garcia、John Gatesy、Steven Gazal, Diane P. Genereux, Linda Goodman, Jenna Grimshaw, Michaela K. Halsey, Andrew J. Harris, Glenn Hickey, Michael Hiller, Allyson G. Hindle, Robert M. Hubley, Graham M. Hughes, Jeremy Johnson, David Juan, Irene M. Kaplow, Elinor K. Karlsson, Kathleen C. Keough, Bogdan Kirilenko, Klaus-Peter Koepfli, Jennifer M. Korstian, Amanda Kowalczyk, Sergey V. Kozyrev, Alyssa J. Lawler, Colleen Lawless, Thomas Lehmann, Danielle L. Levesque, Harris A. Lewin, Xue Li, Abigail Lind，柯斯汀·林德布拉德-托、艾娃·麦凯-史密斯、维西塔·d·马里内斯库、托马斯·马奎斯-博内、维克多·c·梅森、詹妮弗·r·s·梅多斯、韦恩·k·迈耶、吉尔·e·摩尔、卢卡斯·r·莫雷拉、戴安娜·d·莫雷诺-桑蒂兰、凯瑟琳·m·莫里尔、杰拉德·蒙坦纳斯、威廉·j·墨菲、阿卡迪·纳瓦罗、马丁·尼威亚、西尔维娅·奥特曼、奥斯汀·奥斯曼斯基、本尼迪克特·帕滕、妮可·s·保拉特、安德烈亚斯·r·芬宁、巴多·n·潘、凯瑟琳·s·波拉德、亨利·e·普拉特、大卫·a·雷、史蒂文·k·赖利、杰布·r·罗森、伊琳娜·鲁夫、路易斯·瑞安、Oliver A. Ryder, Pardis C. Sabeti, Daniel E. Sch?ffer, Aitor Serres, Beth Shapiro, Arian F. A. Smit, Mark Springer, Chaitanya Srinivasan, Cynthia Steiner, Jessica M. stover, Kevin A. M. Sullivan, Patrick F. Sullivan, Elisabeth Sundstr?m, Megan A. Supple, Ross Swofford，乔伊·艾尔·塔尔伯特，艾玛·蒂林，Jason Turner-Maier, Alejandro Valenzuela, Franziska Wagner, Ola Wallerman, Chao, Juehan Wang, Zhiping Wirthlin, Aryn P. Wilder, Morgan E. Wirthlin, James R. Xue和张晓梦，2023年4月28日科学。DOI: 10.1126 / science.abn2937
