靠近親繁殖清除有害基因 鸮鹦鹉的這招能救瀕危動物嗎？

近親繁殖有利于特有基因的延續，這是因為近親繁殖會導緻後代兩個拷貝基因相同的機率大大增加，如果這個相同的基因是緻病的，那就會導緻遺傳疾病。

——趙紹偉 南開大學生命科學學院遺傳與細胞生物學系特聘研究員

◎本報記者 陳 曦

一直以來，科學家們認為，近親繁殖會導緻各種先天性缺陷。這一現象在有性生殖的物種中普遍存在，而且有性生殖在進化上的重要意義就在于通過雌雄個體遺傳資訊(基因)的重組來增加物種的多樣性。

然而，近日發表在《細胞·基因組學》上的一篇論文發現了近親繁殖對基因影響的新案例：瑞典和紐西蘭研究人員對紐西蘭斯圖爾特島上的鸮鹦鹉進行基因組測序時發現，在經曆了1萬年的孤島隔離和近親繁殖後，鸮鹦鹉有害基因突變的數量比主島上的同類少。

這一案例也證明了，近親繁殖過程中，有害的基因突變可以被清除。這種清除機制的存在，真的能給瀕臨滅絕的物種帶來新的生機嗎？

近親繁殖 遺傳疾病發生率增加

“從群體遺傳學的角度看，非近親繁殖能最大程度地保持物種的基因多樣性，有利于物種應對複雜多變的環境。”南開大學生命科學學院遺傳與細胞生物學系特聘研究員趙紹偉解釋說，這種現象的基因組合原理很簡單，以人類為例，人類除了精子和卵子是單倍體細胞，其他細胞都是二倍體細胞。也就是說，人的每個基因基本上都有兩份拷貝，一份來自父親，另一份來自母親。如果父母是近親，有血緣關系，那他們的後代繼承的這兩份拷貝就有可能來自于共同的祖先，是相同的。而如果祖先的基因有缺陷，那後代繼承的兩份拷貝都存在基因缺陷的機率就會增大，出現各種疾病及生理缺陷的機率也就大大增加了。

大部分遺傳疾病都是隐性基因突變導緻的，隻有在該基因突變純合時，個體才會發病。在雜合的狀态下，個體正常。也就是說，隻有在緻病基因的兩份拷貝都是壞的情況下才會發病，隻要有一份正常就沒事。

著名的“王室病”血友病就是一種隐性遺傳病，之前，歐洲王室為保持血統純正而近親通婚，導緻血友病在王室成員中高發。此外，白化病、紅綠色盲症等都是比較常見的隐性遺傳病。

“這也是現在世界各國幾乎都立法禁止近親結婚的原因，這個原理在其他有性生殖的物種中也是一樣的。”趙紹偉說，親緣關系比較遠的兩個個體交配，其後代基因重組的多樣性會大大增加，有利于該物種的進化，也有利于增強種群對環境的适應能力。

但有時候，人們為了讓馬、狗等寵物最大程度地保留其特有的基因，也會讓它們近親繁殖，以保證血統的純正。

“近親繁殖有利于特有基因的延續，這是因為近親繁殖會導緻後代兩個拷貝基因相同的機率大大增加，如果這個相同的基因是緻病的，那就會導緻遺傳疾病；如果這個相同的基因不緻病，而是會導緻某種特有的性狀，就會出現如馬更高大健壯、鬃毛更光滑漂亮，一些狗看起來更可愛等情況。”趙紹偉介紹，通過近親繁殖，尤其用純種之間進行交配就更能延續這種特有基因及其決定的性狀。但如果讓具有這些優良性狀的純種個體與不具有這些性狀的個體雜交，那這種特有基因就會處于雜合狀态，性狀表現不出來，時間長了就會丢失。

長時間近親繁殖 有害突變被清除

前文所述最新研究針對的是一類特殊的鹦鹉，叫鸮鹦鹉。它們體重很大，不會飛。紐西蘭是由南北兩個大的主島和很多小島組成的，研究者此次研究的是紐西蘭南主島南面的一個叫斯圖爾特的小島上的鸮鹦鹉，由于這些鸮鹦鹉不會飛，不能跨過海峽，是以不能和主島上的同類進行交配，長期處于被隔絕狀态。

研究資料顯示，斯圖爾特島上幸存的鸮鹦鹉種群已經被隔離了大約1萬年，其攜帶的有害基因突變比主島上的同類少。這也證明，在此期間，有害基因突變被名為清除的自然選擇過程消除了。

科學理論認為，在小種群中，有害突變可能會累積，進而導緻滅絕風險增加。但通過近親繁殖暴露出來的有害基因突變，也可能通過自然選擇消除，這一過程被稱為清除。

趙紹偉解釋，其實清除的過程就是鸮鹦鹉在長時間的近親繁殖過程中，有害基因突變有更高的機率在種群個體中純合，進而導緻個體生病、死亡被自然選擇淘汰，這些有害基因突變随之消失。

“近親繁殖會大大增加這些有害基因突變在同一個個體中純合的機率，即同一個個體的兩個拷貝基因都是壞的的機率增加，進而促進這一清除過程。”趙紹偉說。

保護瀕危物種 增加物種多樣性更靠譜

對于此項研究的結果，研究人員似乎看到了保護處于極度瀕危狀态物種延續的新希望，他們認為，随着時間的推移，大量基因缺陷已經消失，高度近親繁殖可能并不一定意味着該物種注定要滅絕。

對此，趙紹偉并不是非常認同，他表示：“整體上看，近親繁殖對于一個進行有性生殖的物種的延續是不利的。因為這除了會增加緻病基因在個體中純合的機率，進而減少種群數量外，還會大大降低物種的遺傳多樣性，不利于物種應對複雜多變的環境。”

随着瀕危物種種群數量的降低，近親繁殖幾率的增加，一定會有更多個體因遺傳疾病、生理缺陷而被淘汰。比如出于人們對于純種寵物的追求，人們會讓寵物近親繁殖而使得其血統越來越純正，但是動物也會因近親繁殖導緻緻病基因純合的機率大大增加，一些著名的純種犬有各種各樣的遺傳病，飼養起來更加“金貴”，而且這樣的繁殖所伴随的是低成活率及高淘汰率。

“應用這種清除的方式來消除有害基因突變的方法，最可能的結果應該是種群數量降低到最小門檻值數量以下，進而導緻整個物種滅絕。”趙紹偉認為，對瀕危動物的保護還是要增加種群數量，盡量讓實體和親緣關系比較遠的個體交配繁衍後代，避免近親繁殖，增加物種多樣性進而保護種群，這樣的方法更靠譜。

不過趙紹偉也表示，此項研究對于瀕危動物保護和物種延續也有一定的積極意義，畢竟給出了近親繁殖還有清除有害突變這一有利因素的一個執行個體，可以說是近親繁殖百害中的一利。這些經過慘烈淘汰剩下的鸮鹦鹉應該更健康，用它們來和主島上的同類交配對于恢複種群數量可能會有一定的幫助。

來源：科技日報