哺乳动物基因全家福

为了整合各国的研究资源，提高工作效率，来自全球30家科研机构的150多名科学家组成了一个跨国联盟，共同开启了一项名为Zoonomia的研究项目。该项目把包括人类在内的241种哺乳动物的基因组汇总到一起，建立了一个统一的数据库。这个数据库代表了当今现存80%的哺乳动物种类，基本上反映了哺乳动物纲的全貌。生物进化学家们相信，如果要想研究哺乳动物家族的进化史，至少需要对比200个基因组的数据才能得出具有统计意义的结论，Zoonomia数据库满足了这个最低要求。

2023年4月27日出版的《科学》（Science）杂志一口气刊登了11篇来自Zoonomia项目的科学家撰写的论文，向读者介绍了这个项目的进展情况。其中一篇论文证明，胎盘类哺乳动物早在恐龙时代就已经进化出来并开始分化了。而当一颗撞向地球的小行星把恐龙消灭之后，哺乳动物迎来了一次快速的分化期，这显然是因为恐龙的灭绝给哺乳动物空出了无数个生态位，哺乳动物们迅速分化成不同的种群，抢占了这些生态位，最终成为地球的王者。

另一篇论文详细对比了这241个基因组的基因序列，发现有10.2%的序列是完全一致的，说明这部分DNA的功能极为重要，任何改变都会致死。进一步研究显示，这部分DNA序列大都位于蛋白质编码区之外，属于调控基因的范畴，其中约有一半的调控基因的具体功能未知，是未来研究的一个金矿。

不过，大家最感兴趣的肯定是人类的基因组，尤其是人类疾病和基因之间的关系。此前这个问题大都是通过“全基因组关联分析法”（GWAS）来研究的，这个方法只聚焦于人类基因组本身，通过对比健康人和患者的基因组序列，找出双方的差异。问题在于，这个研究方法只能发现基因和疾病之间的关联，无法证明两者之间的因果关系，因为很多疾病往往会涉及成千上万个基因位点的差异，很难判断究竟哪个差异是决定性的。

Zoonomia项目则另辟蹊径，试图通过研究哺乳动物的基因进化史来判断究竟哪个基因最有可能是致病元凶。研究人员通过计算后发现，这个研究思路要比GWAS方法更容易获得成功，其研究难度至少降低了一个数量级。

这个思路还可以用于研究嗅觉和冬眠等这些哺乳动物典型性状的出现原因，以及人类大脑的进化秘密。这些问题不可能仅仅通过研究少数几种哺乳动物的基因组而找到答案，必须研究哺乳动物的整个进化历史才能获得成功。这就好比说如果我们想全面地了解一个人，最好研究一下他的个人成长史，以及他和家族成员之间的关系，只有这样才能更加准确地知道这个人身上的各种特质都是怎么来的。

事实上，这正是Zoonomia项目的优势所在。我们可以将这241个基因看成是一幅哺乳动物的基因全家福，科学家们希望通过这张全家福，找到人类进化的秘密，以及各种人类遗传病的起因。