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进化与精神分裂症

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精神分裂症是一种复杂的精神疾病,尽管它有不利的影响,但仍持续存在。在这里,Niladri Banerjee描述了他自己和同事所做的工作,并发表在BMC进化生物学上,研究我们、尼安德特人和丹尼索瓦人之间的甲基化区域是否富含已知与疾病相关的单核苷酸多态性(snp)。

精神分裂症在一个人的头脑中唤起许多意象。大众文化在电影《搏击俱乐部》和《美丽心灵》中描绘了患有这种疾病的人物。但真正的疾病是什么?

首先,精神分裂症是极其复杂的,表现在很多方面。它是一种精神疾病,主要影响我们身体中最重要的器官之一:大脑。在临床上,所谓的阳性症状:幻觉和妄想,以及阴性症状:冷漠和抑郁,持续一到六个月,往往被归类为精神分裂症。

至少自从书写字母表出现以来,就有记录,这些书写字母表描述了今天被称为精神分裂症的症状和体征。此外,这些记录存在于已被地理和时间分隔的文化中。这是该病的定义性特征之一——全球终生患病率为1%,并不取决于出生地或出生时间。

稳定的全球流行

这种疾病在不同文化和千禧年之间的表现让人怀疑为什么自然选择似乎既不能消除也不能降低疾病的发生率。这种疾病通常表现在青春期晚期到20岁早期,即生殖的黄金时期。然而,尽管观察到患者的生殖能力下降,这种疾病仍然存在。

虽然有许多假说被提出来解释这种疾病的持续性,但最突出的是20多年前蒂莫西·J·克劳提出的“进化假说”。这一假设规定,这种疾病是人类思维进化的副产品——语言和精神病是相互联系的。这最初是很难测试的,因为没有办法确定语言和精神病是什么时候首先在人类血统中出现的。

然而,整个人类基因组的测序开辟了许多新领域,包括追踪塑造人类的进化事件的可能性。自从尼安德特人和杰尼索万人的共同祖先不同以来,最近的研究追踪了人类基因组DNA甲基化的进化。人类基因组中的这些区域,在人类、尼安德特人和杰尼索万人之间具有可变的甲基化,简称为差异甲基化区域或dmr。

精神分裂症相关单核苷酸多态性检测

在我们发表在《BMC进化生物学》上的研究中,我们以这些DMR的结果为基础。我们系统地研究了这些区域是否富含人类基因组中的单个核苷酸,即单核苷酸多态性(SNPs)。这些单核苷酸多态性通过以前的全基因组相关研究(GWAS)与精神分裂症和其他12个特征相关。我们的发现表明,人类DMRs而不是尼安德特人或杰尼索万DMRs中含有更多的与精神分裂症相关的snp,这是单凭偶然的机会所不能预料的。

要记住的一个重要的警告是,GWAS研究只帮助确定与性状/疾病相关的人类基因组(snp)区域,很少有助于确定致病的变异。通常情况下,GWAS的结果会指向参与各种发育途径或区域的标志物,这些途径或区域调节着人体蛋白质形成的复杂管弦。因此,即使我们说精神分裂症相关的单核苷酸多态性,其自身的单核苷酸多态性仅仅是相关的,而不是致病的。

尼安德特人或杰尼索万DMRs缺乏对精神分裂症相关snp的富集至少可以用两种不同的方式来解释。第一个也是显而易见的解释是,在我们已经灭绝的近亲中,描绘甲基化差异的区域并没有比偶然发现的更多与精神分裂症相关的基因变异。这可能会让我们误以为他们可能没有被归类为精神分裂症的症状。

然而,由于分析方法和材料的局限性,这种解释可能具有误导性。我们分析的基因变异已经被映射到人类基因组。然而,我们不知道尼安德特人和杰尼索万人的基因组是否有任何与精神分裂症相关的遗传变异。解决这个问题的一个粗略方法是尝试人类、尼安德特人和杰尼索万人的基因组序列比对,并确定与精神分裂症相关区域的序列相似性,但这说起来容易做起来难。

第二种解释是,自从与尼安德特人和杰尼索万人不同以来,人类谱系中发生的甲基化变化,至少在一定程度上,在含有精神分裂症风险变异的基因组区域中共同发生。这一解释得到了其他基因研究的支持,这些研究只着眼于人类基因组的基本序列,即DNA,它们一直处于精神分裂症相关snp富集的选择性压力之下。

我们对这些DMR的研究结果,以及其他的基因研究,现在开始支持TJ Crow提出的精神分裂症的进化假说。我们表明,随着进化时间的推移,甲基化在人类谱系中发生了特殊变化的人类基因组区域,富含精神分裂症相关的单核苷酸多态性。

由于甲基化常常受到环境的影响,我们的结果也可能表明,我们祖先所经历的环境可能导致了与精神分裂症相关的基因组区域的可变甲基化。我们离证明语言和精神病有联系还有很长的路要走。然而,我们和其他人现在已经证明,在群体层面上,最近的进化可能在一定程度上使我们容易患上精神分裂症。

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