父母都没有的变异,孩子为什么会有?

一个家族里从来没有人在自闭症谱系上,孩子却被确认在谱系上——这让许多家庭困惑:如果谱系与遗传有关,这份遗传是从哪里来的?

答案之一藏在”新发突变”里。新发突变,指的是父母双方基因组里都没有、却在孩子身上新出现的基因变异。它通常发生在精子或卵子形成的过程中,或受精卵分裂的最初几步:细胞每次复制DNA都要抄写几十亿个字母,抄写偶尔会出错。这些错误与父母无关,也不是任何人的过失,它是生命复制自身时固有的随机性。

要找到这样的变异,科学家依靠”测序”——用仪器把一个人DNA的字母顺序逐个读出来,再与父母的序列对照,凡是孩子有而父母都没有的改动,就是新发突变。因此这类研究常常一次采集”三口之家”的样本:孩子加上父母双方,缺了对照,新发突变就无从辨认。一项大型基因组计划把5100名谱系人士和6212名非谱系人士的全基因组放在一起,结合另外两个大型样本库的数据分析新发突变,找到了134个与谱系密切相关的基因,其中67个是以前没有报道过的。这套数据看的不只是单个字母的替换,还包括短小的插入与缺失、更大范围的结构改动,甚至一段序列被反复复制的重复扩增——变异的形态远比”改错一个字”丰富。在该计划中,大约14%的谱系人士携带这类罕见变异。

更有意思的是这些基因的”工作岗位”。它们许多负责突触信号——突触是神经元之间传递信息的接口;另一些负责染色质重塑和基因表达调控,也就是决定在大脑发育的每个阶段,哪些基因该打开、哪些该关闭。换句话说,新发突变并不是砸在基因组任何角落都会与谱系相关,被反复”击中”的,恰恰是搭建大脑的那套分子机器。

这也解开了开头的困惑:新发突变不来自家族遗传史,所以”家里没人在谱系上”与”孩子在谱系上”完全可以同时成立。也正因为如此,这类变异无法通过看家谱来预判,只有测序才看得见。它还给神经科学递上了一张线索清单——每一个被新发突变指认的基因,都是通往大脑发育机制的一扇门。研究这些基因,不是为了改变谱系人士本身,而是为了理解大脑可以有多少种发育的路径。

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