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找到负责脸部特征的基因,其潜在应用是显而易见的。举例来说,医生可以使用DNA来进行颅骨和面部重建手术,法医可以根据从犯罪现场检索到的DNA来画出犯罪者的脸部,历史学家可以使用很久以前的DNA重建面部特征。
然而这一切的前提是,首先得弄清楚,我们DNA中哪个基因负责我们脸部的特定特征。“这简直就是大海捞针,”Seth Weinberg (Pittsburgh)教授表示,“过去,科学家选择了特定的特征,包括眼睛之间的距离和嘴唇的宽度,然后他们会寻找这个特征与许多基因之间的联系,并鉴定了很多基因,但结果是收获甚微。”
此前几个全基因组关联研究(GWAS)都发现了少量与面部特征有关的基因位点,但对于复杂的、多部分的特征(如人的脸)则不那么合适。
在这项新研究中,研究人员提出了一种面部表型分析的数据驱动方法,它利用了3D人脸图像中包含的部分和集成的信息,从而可以识别出从全球到本地的多个组织层面的面部形态的遗传效应。这种方法产生了一系列嵌套的多变量GWAS,其计算负担较低,更重要的是控制了多重测试的负担。
“我们的搜索并没有关注具体特征。”主要作者Peter Claes(KU Leuven)解释说,“匹兹堡和宾夕法尼亚州的同事们提供了一个数据库,里面有人脸的3D图像和这些人相对应的DNA,每一张脸会被自动细分为更小的模块,接下来,研究人员检查DNA中是否有匹配这些模块的位置。”
DOI: 10.1038/s41588-018-0057-4
在欧洲血统的2329人的样本中,科学家们确定了38个基因位点,其中15个与脸部特征有关。斯坦福大学的研究小组表示:“当我们的脸在子宫里发育时,与这些模块化的脸部特征相关的基因位点会很活跃。此外,我们还发现,研究中发现的不同遗传变异与基因组的区域有关,这些区域会影响何时何地表达基因。”
15个被识别出的基因中有7个与鼻子有关,Joanna Wysocka(斯坦福大学)认为,这是个好消息,头骨不含任何鼻子的痕迹,只有软组织和软骨。以前当法医想要以颅骨为基础重建脸部时,鼻子是主要障碍。如果颅骨也能产生DNA,那么未来,人们可以更容易地确定鼻子的形状。
无论如何,这四所大学将继续使用更大的数据库进行研究。Mark Shriver(宾州州立大学)说道,但是我们不能超越我们自己。我们不能在DNA基础上预测出未来的正确和完整的脸,因为我们的年龄、环境和生活方式也会对我们的面貌产生影响。
专门从事计算图像分析的Peter Claes(KU Leuven)指出,这项研究还有其他的潜在的应用。比如说从长远来看,我们可以通过大脑扫描,为我们的大脑形状和功能以及阿尔茨海默症等神经退行性疾病提供基因观察。
基因真的能决定性格吗?
中国古代农民起义***陈胜一声高呼“王侯将相,宁有种乎”,一时响应者云集。但随着基因科学的不断发展,其研究的结果使我们不得不承认一个残酷的事实:很多事都是由基因决定的。
1993年,《科学》杂志发表了荷兰奈梅亨大学的遗传学家汉•布鲁纳的研究报告,这项研究针对一个荷兰家族进行,该家族的很多男性成员都具有一些奇怪的攻击性,如裸露、纵火、强奸等。他们的愤怒阈值似乎非常低,一些常人看来不值一提的挫折和压力都会激起这些人莫名的疯狂,甚至会殴打激怒他们的人。对他们进行遗传分析后,发现这些男性体内缺少编码单胺氧化酶的基因。此后,科学家不断发现基因与性格存在关联的证据。
据美国媒体报道,美国有一女子天生“无所畏惧”,美国艾奥瓦大学的科学家们已经对这名 被称为“SM”的女性有超过15年的研究。他们发现,“SM”患有一种罕见的染色体隐性遗传病——类脂蛋白沉积症,这种病让她大脑中负责恐惧的杏仁体不起作用。即使别人用枪指着这名女子,她也不会表现出一丝恐惧;在遭遇抢劫后,她都没有报警,因为在她看来这根本就不是事儿。
以上两项研究均表明,人体内的某些基因与性格有关系。BBC纪录片《一对分隔在世界两端的中国双胞胎》中,一对中国同卵双胞胎姐妹分别被一个美国家庭和一个挪威家庭收养,虽然两姐妹的生活环境不同,但是长大相遇之后两人性情非常相投,成了分隔天涯的一对知己。这应该也是基因的作用。
正如,美国生物学家爱里克•兰德所说,基因组相当于化学中的元素周期表,从基因组可以知道到底是哪些成分和配方决定了人们的性格、智力和能力。人的先天配方决定了人的几乎一切未来可能性,包括会得什么病和在什么年龄得病,等等。
但既然基因决定的,是不是我们就没有办法了?我可以负责任的告诉你,你又错了!
让我们来看另外一个经典试验:在1981年一个晴朗的9月,8位年过70多岁和80多岁的老人来到了一处度假。跟一般的度假不同的是,这些老人被要求在未来的5天之内假装他们都年轻了至少22岁。这个实验的组织者是哈佛大学的心理学教授Ellen Langer带领的,当实验组的老人翻着22年前的报纸,看着22年前流行的电视节目和电影,听着当时的广播,讨论“现在”(也就是22年前)的时事和新闻。所有的元素都被精心的设计,来帮助这些老人去假装他们真的年轻了22岁。
在这5天过去之后,实验人员对这些老人进行了各种测试并且跟实验前的测试结果做了对比。然后他们都惊呆了!这些老人的身体不管是从结构上还是功能上都年轻了——他们发现这些老人因为脊柱变直而长高了、关节因为关节炎的消失而变得更加灵活、听觉和视力也变好了。甚至他们在认知测试中的分数都提高了,说明他们的记忆力在变好。这些老人就在实验人员的眼皮底下,在5天的时间了,真的变年轻了!
能不能吃“苦” 基因说了算
“苦”作为五味(酸甜苦辣咸)之一,在人们的饮食中,占了很大的比重。有很多风味菜都是以苦著称的。虽然,人们都知道大多数苦味的蔬菜清热解毒,对身体好。但还是下不去嘴啊!这就让人很纳闷了:为什么有的人善于吃苦,有些人恨不得逃之夭夭?
不能吃苦?都是基因惹的祸!不瞒大家说,能不能吃苦,都得怪遗传!说起来,人类发现这个秘密,还得归功于一次神奇的意外。1931年,化学家阿瑟•福克斯有一次在实验室意外把苦味物质苯硫脲(PTC)吹散在空气中,他自己倒不觉得什么,可其他同事一直吐槽说“太苦了”。苯硫脲是一种自然界没有的白色粉末,味道苦,气味难闻,一般都拿来做味觉实验用。这次意外引起了福克斯的注意。于是他立马着手研究,结果发现人的第7号染色体里有一种叫做TAS2R38的基因,它控制了人类对于苦味的感受度。
原来,TAS2R38中含有一个显性基因G和一个隐性基因C。基因G中自带丙基或苯硫脲受体,所以对苦味特别敏感,受不了苦味的食物;而基因C则对苦味完全免疫。于是,随着TAS2R38基因一代传一代,这种吃苦的能力也就一辈一辈继承了下来。
在各国人口抽样实验中,只有9%的中国人表示感觉不到苯硫脲的苦味,其他人都对苦味特别敏感,觉得受不了。回过头看看其他国家,除了印第安人和日本人外,有42%和28%的人都对苦味不太敏感。这个比例可是远远高过咱们的。实验结果得出,印第安人、汉族人和日本人对于苯硫脲的苦味比较敏感,欧洲的各国反而不太在意。
既然咱们本身就不能吃苦,为什么却依旧有很多苦味的食物没有被淘汰呢?其实,在我们不知道的地方,“苦”也用自己的力量,在影响人类的演化!有的时候还能救命呢。咱们都知道,在遥远的远古时期,还住在丛林里的智人祖先生活都是很艰苦的。那个时候,人类的味觉也还没有进化完全。当人们学会了储存、耕种食物,能够品尝的食物种类越来越多,不同的食物带来不同的能量,这才让祖先们有了对味觉的认知。