布法罗大学生物学家的一项研究阐明了这个复杂问题的一个方面。这项研究检查了人类基因组中基因变异的热点，检查了我们的DNA中最有可能在人与人之间存在显著差异的部分。

这些发现揭示了一段复杂的进化史，揭示了人类DNA的可塑性，并指出了我们作为一个物种的适应能力是多么强，同时又是多么脆弱。

“我们在理解基因组的变异是如何发生方面取得了一些进展，”UB文理学院生物科学助理教授Omer Gokcumen博士说。“基因组的哪些部分通过进化得到了保护和保存?”哪些部分不受保护，为什么?

“之前的研究表明，结构变异——DNA的缺失、复制和其他改变——并不是均匀地分布在整个基因组中。有沙漠，也有热点。最大的问题是这种聚类是否具有生物学意义，它是随机的还是由进化力量驱动的。我们的研究解决了这个问题。”

这项研究于3月18日在线发表在该杂志上基因组生物学与爱博网投领导者进化这项研究是由Gokcumen和UB生物科学博士生林延龙共同完成的。林延龙已经毕业，不久将在芝加哥大学开始一项新的博士后研究工作。

探索成千上万个基因组的结构

人类基因组是一个人DNA的全部。基因——通过告诉我们的身体如何构建重要的蛋白质来影响眼睛颜色和疾病风险等特征的DNA片段——约占我们基因组的1.5%。其余部分由非编码DNA组成，其功能(或缺乏功能)是科学家争论的话题。

每个人的基因组都是不同的，这项新研究比较了2500多人的DNA。

科学家们将注意力集中在人与人之间差异最大的基因组部分，确定了1148个区域，其中包含异常多的结构变异，包括大量重复、删除、插入、倒置或重复的DNA片段。

关于人类DNA延展性的新见解

对这些“热点”的研究揭示了一个复杂的进化故事。

正如预期的那样，大多数发现于基因组的基因贫乏区域。(Gokcumen解释说，改变基因会导致毁灭性的健康问题，所以基因丰富的区域在进化过程中更倾向于保守，这是有道理的。)

然而，在包含重要基因的部分基因组中发现了一小部分结构变异热点。根据这项研究，在这些中枢中，与我们的嗅觉、血液和皮肤功能以及对疾病的免疫力相关的基因被过度代表。

平衡选择——在这种选择中，相互对抗的进化力量驱使一个物种保留一系列特征——可能有助于解释为什么这些重基因热点存在。

举个例子:在这项研究中，在撒哈拉以南非洲人口中，大约16%的基因中发现了一种DNA缺失，这种缺失会增加一个人患地中海贫血血液疾病的风险。Gokcumen说，虽然在世界上其他地区，进化基本上将这种基因变异从人类社会中剔除，但这种变异在撒哈拉以南非洲地区仍然存在，因为它在那里很有价值。这种缺失可能赋予了人们对疟疾的抵抗力，这是该地区的一种主要疾病。

他说:“尽管这种突变有不良影响，但它之所以持续存在，是有进化原因的。”“至少对某些人群来说，这实际上也是有益的。平衡选择对适应很重要，我们认为它有助于一些结构变异热点的发展。”

如果说关于平衡选择的发现展示了人类的适应性，那么这项研究的第二个结果则暗示了我们是多么脆弱——问题是多么容易出现。

这一结论与人类DNA的延展性有关，而且由于生物化学原因，一些变异热点可能位于基因组中更容易被改变的部分。

对大多数人来说，这些区域的基因突变并不是毁灭性的。但在某些情况下，从一个热点开始到另一个热点结束的大量基因缺失可能导致两者之间的整个基因消失，从而导致健康并发症，Gokcumen说。

举个例子:该研究发现，许多连续的结构变异热点位于身材矮小的同源盒(SHOX)基因的两侧，该基因的缺失会导致严重的骨骼生长障碍，从而导致身材非常矮小。在一些缺少SHOX基因的人身上，DNA的缺失从一个热点开始，跨越整个SHOX基因，并以第二个热点结束。

当Gokcumen和Lin进行统计测试时，他们发现与已知医学相关的大型基因突变的起点和终点在结构变异热点中被发现的频率比预期的要高。

这项研究由美国国家科学基金会资助。