近日，《当代生物学》杂志发表了一篇与人类进化突变率相关的论文。该论文由英国韦尔科姆基金会桑格研究所、中国人民解放军总医院、深圳华大基因研究院等机构联合发表，并引起了众多媒体的关注。英国《自然》杂志、美国《科学日报》相继重点报道了这一发现，《自然》杂志评论说“这是人类首次直接测出人类进化突变率”。

　　“研究成果是一个意外，我们的初衷本来是寻找一个家系的某个遗传学改变，但是却意外地催生了这个关于突变率研究的项目，它让我们窥视到了进化突变率的某些真相，真是无心插柳柳成荫。” 论文第一作者，英国桑格研究所的薛雅丽博士告诉《北京科技报》。

　　进化是所有生物的必经之路，人类也是经过了千百万年的演变，才与环境相适应的。事实上，人类到今天为止，也没有停止进化的脚步。而所谓进化突变率，就是指在相同时限内，同一生物类群中，各种性状演变的快慢，或出现分类群的多少。过去，科学家只能通过考古研究等方法对进化突变率进行推测，但是，基因突变速度的研究却为这个疑问提供了标准答案。

　　薛雅丽告诉记者，这次偶然的发现源于她在英国桑格研究中心时，看到的一份来自于中国的特殊的基因样本。

　　在江西省莲花县的一个小山村中，生活着一个延续了一百多年的庞大的耳聋家族。遗传性耳聋家族专家王秋菊对这个家族进行了深入的调查。之后，专家找到了隐藏了一百年的基因肇事者。家族中的一些女性身体内携带了致病基因，虽然她们自己并不耳聋，但是却可以把致病的耳聋基因传递给后代，在男性后代中爆发。

　　王秋菊把这个遗传耳聋基因命名了一个新的基因座位，并且获得了国际人类基因组命名委员会的认可。而英国桑格研究中心的研究人员看到的正是这份基因样本。

　　薛雅丽博士和她的同事们注意到，这个家族中的两名男性，在13代以前是同一个祖先，他们都是耳聋患者，也就是说，他们都遗传了这种基因突变。如此样本非常珍贵难得，因为在现代社会中，很难如此凑巧地找到两名隔了漫长时间之后，还能确认来自同祖的人，并且他们身体内都带有某种明显的突变基因。通过检测他们的基因，也许就能准确地验证人类染色体上核苷酸突变的速率。

　　在电影《X战警》里，发生突变的变种人，均代表了一种进化的可能性。人类可以通过突变，进化成上天入地、刀枪不入的超级人类，而电影中的突变现象同样暗示着，这些变化是没有规律可循的，完全随机。薛雅丽解释说：“尽管‘突变’一词常常和可怕的遗传疾病联系在一起，但事实上，绝大多数突变是人类的‘好朋友’。因为突变所产生的遗传变异是自然选择和进化的温床。没有突变产生的遗传变异，就没有达尔文的进化理论和自然选择学说，当然也没有人类进化。

　　研究组对这份基因样本进行研究时，共发现了12个核苷酸的突变。但是，其中8个是受外源因素影响出现的，只有四个突变是在传代过程中产生的。 因此，经过13代人的累积，在约1千万个核苷酸中仅有4个真正的突变。这个进化突变率的得出恰恰印证了之前科学家对于进化突变率的猜测。作为人类遗传学和医学遗传学领域非常重要的一个基本参数，知道了准确的进化突变率就能让科学家确切认识到人类自身在以什么样的步伐向前进化。

　　桑格研究所人类进化研究组克里斯·泰勒史密斯博士对《北京科技报》说：“进化突变率可以让我们更加精确地标记出人类进化的时间刻度。也就是说，人类在过去的进化史上各个时间段都发生了怎样的变化，都可以通过这个项目的成果，来进行更准确地定位。比如史前移民是从哪个地方迁移到世界各个角落的。”

　　大量考古化石的发现，已经让我们确定，人类在20万年前到5万年前是进化的关键时期。这一时期的进化最为明显，人类渐渐发展出与现代解剖学相似的体貌特征，发展出了大量复杂的技术，使用了更多更广泛的材料，运输距离也更加远。在10万年前左右，人类的艺术创作首次出现，广泛应用赭石色。而大约在5、6万年前，这些已经非常接近现代人的人类，已经从非洲向外扩散，散布到了世界各地。

　　但是考古证据无法揭示的还有很多人类体质进化的细节，基因公正而诚实地一代代传递着遗传信息，直到发生突变。基因考古让我们可以从现代人的基因中推理出过去。在桑格研究所的研究中，对亚洲人的系统分析发现，他们之间有着很大的不同。东北亚人人口扩张的时间早于南亚地区，东北亚人大约在25000年前开始扩张，而南亚人在稍晚的时候才开始扩张。

　　进化突变率可以推算出人类进化史上一些重大的事件，而更为细节的进化则需要对某一个突变进行具体研究后，再配合基因速率进行推算。

　　美国芝加哥大学人类遗传系教授华裔科学家蓝田曾经对人类大脑的进化进行研究。他认为，正是基因突变导致人类脑部更大和更聪明。通过对微脑磷脂基因和ASPM基因突变率的估算，他指出，在大约37000年前人类大脑基因发生突变，出现微脑磷脂基因。通过配合基因速率的研究，蓝田发现，出现这个突变的时期，刚好是人类开始在洞穴作画之时。而另一次突变估计在5800年前，出现了ASPM基因，主要表现在中东和欧洲人身上的突变，此时刚好赶上城市和书写文字的发展。

　　蓝田告诉《北京科技报》：“我们当时还只能采用另外一种方法估算这个突变的时间。我们对人群中所携带的某种已知的突变基因片段进行测序，再比较不同的人群携带的这种基因的序列差异有多大。这种差异可能是万分之几，然后根据此前估算出的突变率进行计算，我们就可以知道这些片段的共同祖先是什么时候的。就好像《三国志》的手抄本，在每一次抄写中都可能出现一些错误，如果我们知道了每一次的错误几率，就能倒推出最早的手抄本是什么时候。我们采用的是不同的方法，而现在得出的这个突变率在这种计算中就可以用得上，它提供了更准确的数字。”

　　蓝田教授认为，突变率和进化突变率还是有区别的，突变是功能进化的前提，但大部分的突变是中性的，有正面或负面的突变非常少。当然在突变率越高的时候，进化可选择的原材料也就越多，就会影响进化的速度。

　　尽管我们现代人已经具备了非常漂亮的面容和矫健的身体，人类却依然要不停适应各种外界环境的变迁，只是人生百年，实在太短。需要经过上万年的积累才能看出人体明显的表型变化。

　　薛雅丽介绍说，比如在非洲人的基因组里，存在抗艾滋病和抗疟疾的遗传变异，但是亚洲和欧洲人却没有。再比如，虽然牛奶既可以增加钙质，也可以提供给身体很多其他营养。但是很多亚洲人不能喝牛奶，因为这些人的体内几乎不能合成一种被称为乳糖酶的糖类消化酶，不能将牛奶中的乳糖分解为可吸收的物质。但是，大部分欧洲人没有这个问题。薛雅丽告诉《北京科技报》：“惯于饮用乳制品的欧洲人，体内乳糖代谢酶的活性与亚洲人不同，这是由于过去一万年间，奶制品是欧洲人们的重要食品之一，体内乳糖代谢酶的活性高，有效地代谢乳糖对于欧洲人是一种选择优势，因而决定这种表型特征的遗传变异在欧洲人中保存下来。”

　　同样，如果让习惯进食肉类的欧洲人像亚洲国家的人一样每天吃面条和馒头以及米饭，也会给他们带来困扰。因为中国和许多亚洲国家的人群的唾液淀粉酶的活性高于其他人群，这也是由于淀粉类食物是亚洲很多国家的重要食品之一。

　　除了食品之外，其他众多环境因素，包括过热、过冷、病原菌以至于人们的审美偏好等等都会作为自然选择的压力，对现代不同人群的遗传变异特征起到重要作用。

　　人类将来的进化方向可能是什么？我们会变得更有力，还是会更孱弱？是变得更漂亮，还是变得更丑陋？

　　“有一点是可以肯定的，就是异性目光对相貌的选择，也就是性选择，这肯定是人类进化的一个重要影响。”蓝田说。

　　现代科学的研究也证明了性选择对于人类长相进化举足轻重的影响，英国科学家的一项最新研究表明，具有宽大下巴、醒目的脸颊以及宽大眉毛等面部特征的远古人类对异性更有吸引力，这在人类面部进化过程中起到了重要的作用。而现代男性则很好地继承了这一优良传统，得到更好的交配繁衍的机会。通过研究人类祖先的化石，英国自然历史博物馆的科学家们发现，男性在进化过程中，眉毛和上嘴唇之间的距离逐渐缩短，这一改变使他们的下巴慢慢增大，脸颊和眉毛也逐渐凸显出来。

　　“人类肯定会选择更符合他们审美标准的另一半，其实这可能都不需要科学家去研究，普通人都可以想得到。”蓝田举例说，也许浅肤色将是外貌进化的一个方面。以前，在炎热的地区浅肤色是很危险的，但由于科技的进步，服装就可以抵御强烈的紫外线，那么人们对浅肤色的喜好可能就成为一种进化趋势。但是，人类所处的环境是非常复杂，如果想要对进化方向作出具体的判断依然显得证据不足。

　　“就像人类和细菌在几十亿年前是一个物种一样。”蓝田说，只要人类不毁灭，这种分化是迟早要发生的。但是，现在人类的很多进化是人为干预的结果。比如改变基因，这可能让人类进化的速度加快上百倍，因此进化的方向科学家无法预测。

　　“自然选择和人类进化是无方向性的，也是不可预测的。它是遗传变异和各种环境因素相互作用的结果。而且这种相互作用又存在很大的随机性。同一种遗传变异或表型特征在不同时间、不同环境，可以具有选择优势，也可能是一种劣势。”薛雅丽表示，最典型的例子应该是“节俭基因 (thrifty gene)”，该理论是1962年詹姆斯尼提出的，是说在过去人类以采集和捕猎为主要手段获取食物的时候，食物常常非常有限。因而能够有效利用食物，更好地储存能量的遗传变异或基因类型是一种选择优势。但是，现代人在食物供给丰富情况下，具有这种基因类型的人会在体内储存过多的脂肪，更容易形成肥胖和糖尿病等和食物能量代谢有关的疾病。

　　“简而言之，有些人很容易发胖，有些人则不会，实际上那些容易发胖的人原本应该是进化的优势者，但是环境变了，他们反而因此感到困扰。”她说。

　　“人类进化的脚步是不会停止的。我们还面临很多挑战。拥有不同基因背景的人适者生存的几率不同，后代的数量也不同，总之人类会朝着更加适合的方向进化。但未来是无法预料的，因此我们并不知道进化的路线或者我们在未来会长成什么样子。” 克里斯·泰勒史密斯博士告诉《北京科技报》，因为我们大部分的基因都只是起到非常小的生物功能，或者根本没有。只有非常偶然的，这些突变会导致一些基因疾病，更偶然情况下，这些突变是对我们有利的。突变的出现是随机的，因此我们也无法预测在未来会发生什么。

　　薛雅丽表示：“在过去自然选择和人类进化的研究中，科学家们取得了很多骄人的成绩。由于自然选择和人类进化是一个非常复杂的过程，因而在我们基因组寻找这样的证据和信号仍是一个很大的挑战。随着科学技术的推进，越来越多的像“千人基因组计划”这样的国际合作项目将为研究自然选择和人类进化提供极其有价值的数据，从而使我们更好地认识人类进化的历史。”