了解人類(lèi)DNA在數(shù)代人之間的變化情況，對(duì)于評(píng)估遺傳疾病風(fēng)險(xiǎn)及理解人類(lèi)的進(jìn)化機(jī)制至關(guān)重要。據(jù)估計(jì)，每個(gè)人的基因組中大約有200個(gè)新的基因變異，而這些變異在父母的基因組中并不存在。過(guò)去的研究發(fā)現(xiàn)，其中很多這樣的變化發(fā)生在一些難以測(cè)序的DNA區(qū)域。
在一項(xiàng)新的研究中，一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)采用多種先進(jìn)的DNA測(cè)序技術(shù)，繪制出了迄今最為全面的世代遺傳變化圖譜。這項(xiàng)研究揭示了人類(lèi)最根本的一些特性，并為深入理解人類(lèi)疾病及進(jìn)化奠定了基礎(chǔ)。研究結(jié)果已發(fā)表在《自然》雜志上。
人類(lèi)生物學(xué)的基礎(chǔ)
新生突變率是人類(lèi)生物學(xué)中一個(gè)重要的基本參數(shù)，它反映了變異是以怎樣的速度進(jìn)入我們物種的。我們觀察到的人類(lèi)個(gè)體間的所有遺傳差異，都是由突變累積而來(lái)的。隨著時(shí)間的推移，這些變化導(dǎo)致了諸如眼睛顏色、乳糖耐受能力的差異，乃至某些罕見(jiàn)遺傳疾病的出現(xiàn)。
科學(xué)家可以通過(guò)比較父母與子代的基因組，檢測(cè)出新生突變的發(fā)生頻率。然而，研究人類(lèi)新生突變率需要依賴完整的基因序列信息。長(zhǎng)期以來(lái)，由于技術(shù)的局限，相關(guān)研究往往局限于基因組中變異最少、最容易測(cè)序的部分，而一些最容易發(fā)生變化的DNA區(qū)域，仍是研究人員難以觸及的“禁區(qū)”。
追蹤四代，解析新生突變
本次研究聚焦于一個(gè)長(zhǎng)期參與人類(lèi)遺傳學(xué)研究的家族。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，該家族跨越四代的28名成員持續(xù)捐獻(xiàn)DNA樣本，成為極為罕見(jiàn)且寶貴的研究資源。借助這一大家庭，研究人員得以前所未有地細(xì)致追蹤新生突變的起源及其代際傳遞模式。
為了繪制一幅完整且高分辨率的遺傳變異圖譜，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)每位成員應(yīng)用了五種互補(bǔ)的長(zhǎng)讀與短讀測(cè)序技術(shù)。其中，一些技術(shù)擅長(zhǎng)捕捉微小的序列變化，另一些則能夠覆蓋大片基因組區(qū)域，揭示大型結(jié)構(gòu)性變異，甚至包括以往難以測(cè)序的復(fù)雜DNA片段。
先進(jìn)的測(cè)序技術(shù)揭示了人類(lèi)DNA在幾代人之間是如何變化的。（圖/Wesley Thomas / University of Utah Health）
研究發(fā)現(xiàn)，人類(lèi)基因組中某些區(qū)域極為不穩(wěn)定，幾乎每一代人都會(huì)在這些區(qū)域出現(xiàn)突變，而其他區(qū)域則相對(duì)穩(wěn)定。此外，各類(lèi)新生突變均表現(xiàn)出明顯的父系偏倚（75%至81%的突變?cè)醋愿赣H），但約16%的新生單核苷酸變異未表現(xiàn)出父系偏倚。
這些發(fā)現(xiàn)對(duì)遺傳咨詢具有重要意義。通過(guò)識(shí)別新生突變的起源，科學(xué)家能夠更準(zhǔn)確地評(píng)估：若某個(gè)孩子患有疾病，該疾病是由新的突變引發(fā)，還是源自父母遺傳。
例如，若一種疾病是由具有高突變率的區(qū)域的變化引發(fā)，那么這種疾病更有可能是個(gè)體獨(dú)有的，父母未來(lái)再生出患同樣疾病的子女的風(fēng)險(xiǎn)較低；相反，如果疾病是由家族遺傳的突變?cè)斐桑敲雌渌优净纪瑯蛹膊〉娘L(fēng)險(xiǎn)也會(huì)更高。
展望未來(lái)
總的來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)研究通過(guò)在同一基因組上結(jié)合多種技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了“小變異”和“大變異”檢測(cè)的兼顧，既保證了細(xì)節(jié)的精準(zhǔn)捕捉，也獲得了全局視野。
接下來(lái)，研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃將這種綜合測(cè)序方法應(yīng)用到更多人身上，以探索不同家庭的遺傳變異速率是否存在差異。研究人員表示，他們?cè)谶@個(gè)家族中發(fā)現(xiàn)了非常有趣的現(xiàn)象，接下來(lái)的問(wèn)題是，這些發(fā)現(xiàn)是否可以推廣？在預(yù)測(cè)疾病風(fēng)險(xiǎn)或理解基因組進(jìn)化時(shí)，這些模式在其他家庭中是否同樣成立？
為促進(jìn)全球科研合作，這項(xiàng)研究的所有測(cè)序數(shù)據(jù)將向公眾開(kāi)放，助力科學(xué)界進(jìn)一步利用，為揭示人類(lèi)進(jìn)化機(jī)制和遺傳疾病成因開(kāi)辟更廣闊的道路。
#參考來(lái)源：
https://healthcare.utah.edu/newsroom/news/2025/04/parts-of-our-dna-may-evolve-much-faster-previously-thought
https://www.nature.com/articles/s41586-025-08922-2
#圖片來(lái)源：
封面圖&首圖：sirenthumbnail / Pixabay
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