“无毛”的进化
红猩猩、小老鼠，猫、马……绝大多数哺乳动物身上，都有大量的毛发覆盖。可以说，在动物王国，毛发是哺乳动物的一种典型特征。虽然不同动物的毛发各不相同，但它们具有感觉知觉、保温、保护皮肤等多种重要功能。
然而，同样是哺乳动物的人类、鲸鱼、大象、犀牛、裸鼹鼠等，身上的毛发却明显更少。从这些物种的基因来看，它们的共同祖先都有相当多的毛发。究竟是什么，让这几种亲缘关系相距甚远的动物，都进化进化出了相同的“无毛”特征？长期以来，这种“趋同进化”的基础一直困扰着科学家。
(资料图)
一种可能是，它们经历了相似的基因变化，比如打开或关闭了某种在性状发展中发挥重要作用的基因。在一项新的研究中，来自犹他大学和匹兹堡大学的科学家观察了62种哺乳动物的基因组，首次揭开了人类和其他一些没有毛发的哺乳动物是如何失去毛发的故事。
在一篇发表于《eLife》杂志的论文中，他们详细报告了一组对毛发的形成至关重要的基因和基因组调控区域。
图片图片来源：论文原文
加速进化的基因对于人类来说，缺乏毛发是我们的一个重要特征。然而，有关形成了这一特征的机制的一些基本问题，却一直不为人所知。
科学家认为，找到这些问题的答案具有十分重要的现实意义，比如通过这些研究，我们或许能为脱发、化疗后的头发再生，以及患有会导致脱发的疾病的患者带来福音。
对其他一些无毛哺乳动物来说，退去毛发的原因可能各不相同，但也都有其好处。比如说，当没有浓密的毛发时，大象在炎热的气候中更容易降温，海象在水中也更加容易滑行……
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在新研究中，为了揭开毛发衰退的遗传基础，研究人员决定在无毛动物体内寻找那些进化速率比有毛动物更快的基因。
之所以要寻找这些基因，是因为进化速率的变化反应了施加在基因组上的进化压力的大小。并且已经有多项研究表明，表型的趋同确实与进化速率的趋同变化有关。重复的基因变化在这项研究中，研究团队采用了一种创新的计算方法，来识别所谓的在“无毛哺乳动物”和“有毛哺乳动物”中有着不同的进化速率的编码和非编码序列。
这种方法可以使研究人员同时比较基因组的数百个区域。他们对62种哺乳动物的19,149个基因和343,598个保守的非编码区域进行了扫描。在无毛哺乳动物基因组的编码区域，他们发现许多相同的基因经历了加速进化，这些积累了突变的基因包括编码了角蛋白的基因，以及一些与构建毛干和促进毛发生长有关的要素。
与此同时，他们发现基因组的调控区域也同样重要。这些非编码区域虽然不直接参与毛发结构的生成，但它们的进化速率变化会间接地影响这一过程，指导某些基因的开启、关闭以及产出。通过筛选，研究人员还发现了一些在毛发生长中发挥了作用的陌生基因。在此之前，科学家是不知道这些基因和调节序列是否与哺乳动物的毛发生长或无毛有关的。结合其他证据，研究人员认为这些发现所揭示的可能是一组与毛发生长有关的新基因。
总的来说，这些结果表明，一组特定的基因变化在不同的哺乳动物物种中发生过好几次，进而推动了亲缘关系相距甚远的物种的无毛进化。治疗脱发有希望了？
在这项研究中，科学家利用生物多样性来了解我们自己的基因。这对于那些研究皮肤、毛发的科学家以及进化生物学家很有意义。在论文中，研究人员描述了基因组中可能参与了控制毛发生长的部分。一旦这些发现得到确认，就可以用于开发治疗人类脱发的疗法。此外，他们发展的计算方法也可以应用于研究其他的趋同进化例子。现在，研究人员正使用这种方法来定义与预防癌症、延长寿命和了解其他健康状况有关的基因区域。
参考链接：
[1] https://healthcare.utah.edu/publicaffairs/news/2023/01/why-humans-lost-body-hair.php
[2] https://elifesciences.org/articles/76911
责任编辑：Rex_05
