父母對于孩子的影響是很關(guān)鍵的,尤其是父母的遺傳因素,那么都說大齡產(chǎn)子會增加基因突變,賴爹還是賴媽?這個要怎么看待?
父母生育子女的年齡對后代的影響一直是人們所關(guān)注的話題之一。不久前,來自冰島大學(xué)的Hákon Jónsson及其同事發(fā)表在《自然-遺傳學(xué)》(Nature Genetics)上的一項相關(guān)研究得出了如下結(jié)論:從基因組水平來講,父母生育后代時的年齡越大,子女遺傳物質(zhì)中出現(xiàn)新生突變的概率就越高。
新生突變(de novo mutation,DNMs),指出現(xiàn)在后代基因組中的、由父母一方精子/卵子中遺傳物質(zhì)突變導(dǎo)致一個家族中首次出現(xiàn)的基因變化。為了解父母的年齡和性別是如何影響新生突變的,研究者采集了14,688名冰島人(樣本人群構(gòu)成如圖1)的血液或口腔細(xì)胞樣品,并對樣品中的遺傳物質(zhì)進(jìn)行了全基因組測序分析。
圖1.實驗樣本人群構(gòu)成
隨父母生育年齡變化,源自父系的新生突變年增長數(shù)量是源自母系的四倍
測序識別出了包括單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphisms,SNP)、核苷酸插入/缺失在內(nèi)的共108,788個新生突變,即受試的1548個家族的“基因平均突變率”為70.3個/家族。
從新生突變數(shù)量角度,研究者發(fā)現(xiàn),以225組祖孫三代樣本作為研究群體時,源自母親的新生突變數(shù)量歲隨母親年齡的增長每年增加0.37個,而源自父親的新生突變數(shù)量是前者的四倍,隨父親年齡的增長每年增加1.51個(圖2-中);同樣,以1,584組父母-子女三人組樣本為研究群體時,也顯示出了類似的趨勢(圖2-右)。
圖2.左圖|判斷某突變?yōu)樾律蛔兊囊罁?jù):新生突變(星星圖案)在三代人的第二代中出現(xiàn),隨父方(藍(lán)色)染色體遺傳至第三代。
中圖|后代基因組中新生突變數(shù)量與父/母生子時年齡的函數(shù)關(guān)系,隨父親年齡增長產(chǎn)生的父方遺傳新生突變數(shù)量(藍(lán)色)是相應(yīng)母方遺傳(紅色)中的四倍(研究群體為225組祖孫三代樣本)。橫軸:父/母生子時的年齡;縱軸:后代基因組中的新生突變數(shù)量。
右圖|不同突變類型各自的父方(縱軸)/母方(橫軸)遺傳隨年齡增長的變化率的對比(研究群體為1,584組父母-子女三人組樣本),父方隨年齡的突變率整體約為母方的3.1倍,兩個例外分別是CpG>TpG突變(比率偏高,父方:母方≈6:1)和C>G突變(比率偏低,父方:母方≈1:1)。
染色體上的聚類突變隨母方生育年齡變化產(chǎn)生了更大的變化幅度
雖然對新生突變的整體數(shù)量來說,隨著年齡的增加,源自母親的突變數(shù)量的增加量比來自父親的突變數(shù)量的增加量小,但這是整體上的基因突變率。相比之下,聚類突變(clustered mutation,在一小段基因簇中同時出現(xiàn)的多個新生突變)的分布情況則并非如此。
研究人員接下來詳細(xì)的研究了一下這些與生育年齡相關(guān)的新生突變在染色體中的位置,發(fā)現(xiàn)它們并不是均勻分布在整個基因組里的,而是更密集地分布在基因簇里(基因簇,gene cluster,分布在生物基因組中,呈現(xiàn)兩個或以上較緊密排列并編碼相似生物功能的基因集合)。
與父親相比,母親年齡的增長會讓聚類新生突變產(chǎn)生更大的增幅,這些突變出現(xiàn)在基因組上的位置跨度也更大,突變類型也會產(chǎn)生較大幅度改變。
了解人類基因組中產(chǎn)生序列多樣性的突變過程,對醫(yī)學(xué)、遺傳學(xué)和進(jìn)化的相關(guān)研究至關(guān)重要。突變率是用于校準(zhǔn)序列多樣性時間量程的關(guān)鍵參數(shù),文中描述的突變現(xiàn)象和突變率可以用來預(yù)測人類世代基因突變的長期狀態(tài)。
整體來講,在本次研究中,研究人員通過計算,認(rèn)為父母中父親方的生育年齡每增長10歲,會導(dǎo)致后代基因變異率平均每年增長4.7%,而母親方生育年齡同樣的增幅則會導(dǎo)致后代基因變異率每年降低9.6%,因為更年長的母親雖然會導(dǎo)致后代遺傳物質(zhì)中產(chǎn)生更多的突變,但也意味著她們會生出數(shù)量較少的的后代,這二者相互抵消,反而導(dǎo)致了母親方的年齡增長在整體上降低了后代的基因突變率。
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