从曾经的猿到今天的人，人类在以什么样的步伐速率进化？中英科学家给出了遗传学中这个基本问题的答案。他们在最新一期《当代生物学》杂志上报告说，已成功直接测量出人类基因中核苷酸的突变率。
这项研究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合作完成。论文第一作者、桑格研究所的薛雅丽博士对记者说：“我们利用最先进的脱氧核糖核酸（DNA）测序技术，对来自中国一个大家族中两名男性的Y染色体进行了测量，结果显示我们每个人身上都有约200个核苷酸突变。”
DNA是人类主要的遗传物质，它呈双螺旋形的链条结构，核苷酸就是DNA链上的一个个“链环”，具有特定生物学功能的一段核苷酸就是常说的基因。每个人出生的时候，DNA链条上都会因为各种原因产生新的突变，不过大部分突变对人无害。这些突变所带来的遗传变异推动了从猿到人的进化过程。
为测量这个突变速率，研究人员把目光投向了男性特有的Y染色体，因为其中大部分DNA片段都只是父子相传，不会融合母系基因，变化完全归于核苷酸突变。在中国江西省的一个偏僻小村庄中，研究人员找到了一个非常大的家族，其中两名男性在13代以前是同一个祖先，他们提供了良好的研究样本。
然而，这在几年前还是一个不可能的任务。由于每个人身上都有几十亿个核苷酸，要通过一一对比来找出可能存在的几百个突变，“正应了那句老话‘大海捞针’”，薛雅丽介绍说。
但今天，桑格研究所采用了新一代DNA测序技术，其一周产生的数据量相当于过去传统技术几年才能完成的工作量。领导这项研究的桑格研究所克里斯·泰勒史密斯博士说：“这是相关技术首次用于测量基因突变率，如果没有技术进步，这一工作是不可想象的。”
研究人员利用新技术对上述两名男性的1000多万个核苷酸进行了对比，发现了12处不同，但其中8处是在体外细胞培养时产生的。因此，经过13代人的累积，在这1000多万个核苷酸中仅有4个真正的突变。由此可以推算出，每代每3000万个核苷酸中会产生1个突变，即每个人身上有约200个新产生的核苷酸突变。
薛雅丽说：“以前科学家只能靠各种间接手段来推测人类基因突变率，而它是人类遗传学和医学遗传学领域非常重要的一个基本参数，就跟判断一列火车的行驶状况需要知道它的速率一样。这次直接测量成功，使得我们确切认识到人类自身在以什么样的步伐向前进化。”(生物谷Bioon.com)
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Current Biology, 27 August 2009 doi:10.1016/j.cub.2009.07.032
Human Y Chromosome Base-Substitution Mutation Rate Measured by Direct Sequencing in a Deep-Rooting Pedigree
Yali Xue1,,,Qiuju Wang2,Quan Long1,Bee Ling Ng1,Harold Swerdlow1,John Burton1,Carl Skuce1,Ruth Taylor1,Zahra Abdellah1,Yali Zhao2,Asan1,Daniel G. MacArthur1,Michael A. Quail1,Nigel P. Carter1,Huanming Yang3andChris Tyler-Smith1,,
1 The Wellcome Trust Sanger Institute, Hinxton, Cambs CB10 1SA, UK
2 Department of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery and Institute of Otolaryngology, Chinese People's Liberation Army General Hospital, 28 Fuxing Road, Beijing 100853, China
3 Beijing Genomics Institute at Shenzhen, Shenzhen 518000, China
Understanding the key process of human mutation is important for many aspects of medical genetics and human evolution. In the past, estimates of mutation rates have generally been inferred from phenotypic observations or comparisons of homologous sequences among closely related species [1,2,3]. Here, we apply new sequencing technology to measure directly one mutation rate, that of base substitutions on the human Y chromosome. The Y chromosomes of two individuals separated by 13 generations were flow sorted and sequenced by Illumina (Solexa) paired-end sequencing to an average depth of 11 or 20, respectively [4]. Candidate mutations were further examined by capillary sequencing in cell-line and blood DNA from the donors and additional family members. Twelve mutations were confirmed in 10.15 Mb; eight of these had occurred invitro and four invivo. The latter could be placed in different positions on the pedigree and led to a mutation-rate measurement of 3.0×10-8 mutations/nucleotide/generation (95% CI: 8.9×10-9-7.0×10-8), consistent with estimates of 2.3 ×10-8 -6.3×10-8mutations/nucleotide/generation for the same Y-chromosomal region from published human-chimpanzee comparisons [5] depending on the generation and split times assumed.
