发布时间:2018-02-26 17:09 原文链接: 哪些基因决定我们的面部特征?科学家已找到15个

  人的脸是由不同要素(眼睛、鼻子、下巴和嘴巴)组成的多部分特征,其大小、形状和构成明显是可遗传的。然而,科学家们对负责人类面部变化的遗传变异知识仍然匮乏。在最新一期《Nature Genetics》杂志上,来自比利时勒乌芬大学、匹兹堡大学、斯坦福大学和宾夕法尼亚州立大学的研究人员已经确定了15个与面部特征有关的基因。

  找到负责脸部特征的基因,其潜在应用是显而易见的。举例来说,医生可以使用DNA来进行颅骨和面部重建手术,法医可以根据从犯罪现场检索到的DNA来画出犯罪者的脸部,历史学家可以使用很久以前的DNA重建面部特征。

  然而这一切的前提是,首先得弄清楚,我们DNA中哪个基因负责我们脸部的特定特征。“这简直就是大海捞针,”Seth Weinberg (Pittsburgh)教授表示,“过去,科学家选择了特定的特征,包括眼睛之间的距离和嘴唇的宽度,然后他们会寻找这个特征与许多基因之间的联系,并鉴定了很多基因,但结果是收获甚微。”

  此前几个全基因组关联研究(GWAS)都发现了少量与面部特征有关的基因位点,但对于复杂的、多部分的特征(如人的脸)则不那么合适。

  在这项新研究中,研究人员提出了一种面部表型分析的数据驱动方法,它利用了3D人脸图像中包含的部分和集成的信息,从而可以识别出从全球到本地的多个组织层面的面部形态的遗传效应。这种方法产生了一系列嵌套的多变量GWAS,其计算负担较低,更重要的是控制了多重测试的负担。

  “我们的搜索并没有关注具体特征。”主要作者Peter Claes(KU Leuven)解释说,“匹兹堡和宾夕法尼亚州的同事们提供了一个数据库,里面有人脸的3D图像和这些人相对应的DNA,每一张脸会被自动细分为更小的模块,接下来,研究人员检查DNA中是否有匹配这些模块的位置。”

  在欧洲血统的2329人的样本中,科学家们确定了38个基因位点,其中15个与脸部特征有关。斯坦福大学的研究小组表示:“当我们的脸在子宫里发育时,与这些模块化的脸部特征相关的基因位点会很活跃。此外,我们还发现,研究中发现的不同遗传变异与基因组的区域有关,这些区域会影响何时何地表达基因。”

  15个被识别出的基因中有7个与鼻子有关,Joanna Wysocka(斯坦福大学)认为,这是个好消息,头骨不含任何鼻子的痕迹,只有软组织和软骨。以前当法医想要以颅骨为基础重建脸部时,鼻子是主要障碍。如果颅骨也能产生DNA,那么未来,人们可以更容易地确定鼻子的形状。

  无论如何,这四所大学将继续使用更大的数据库进行研究。Mark Shriver(宾州州立大学)说道,但是我们不能超越我们自己。我们不能在DNA基础上预测出未来的正确和完整的脸,因为我们的年龄、环境和生活方式也会对我们的面貌产生影响。

  专门从事计算图像分析的Peter Claes(KU Leuven)指出,这项研究还有其他的潜在的应用。比如说从长远来看,我们可以通过大脑扫描,为我们的大脑形状和功能以及阿尔茨海默症等神经退行性疾病提供基因观察。


相关文章

科学家鉴定出“好斗”抑制基因

美国索尔克研究所科学家的一项新研究确定了大脑中的一个基因和一组细胞,它们在抑制果蝇的攻击性方面起着关键作用。该研究结果7日发表在《科学进展》上,或有助于解释帕金森病等疾病——帕金森病有时会导致行为改变......

四川农大在白三叶原花青素生物合成机制研究获进展

白三叶是世界范围内广泛栽培的优质豆科牧草,其营养价值高、蛋白质含量丰富,为各种畜禽所喜食。然而,白三叶原花青素含量极低,家畜过多单一采食后,蛋白质易在瘤胃中迅速发酵水解,导致大量气体和泡沫形成,引起臌......

灯塔水母保持永生的长寿基因被找到了

北京8月30日,据英国《新科学家》网站29日报道,西班牙科学家通过比较两种相似水母的DNA,发现了可阻止和逆转永生水母衰老的基因。研究人员称,这一基因可能与人类衰老有关,最新研究有望为再生医学以及治疗......

基因揭示人类骨盆如何进化以适应直立行走

与大猩猩和黑猩猩的骨盆(左、中)相比,人类的骨盆是弯曲的并向外旋转,以支持直立行走。图片来源:TERENCECAPELLINI宽而呈盆状的骨盆是人类的标志性物理特征,没有它,我们就不能直立行走,也不能......

天津工生所在维生素工业菌种基因编辑方面取得进展

苜蓿中华根瘤菌含有维生素B12的全部合成基因,可以高效合成维生素B12,但其同源重组效率低,缺乏有效的基因编辑工具,严重限制了菌种的改造。因此,亟需在苜蓿中华根瘤菌中建立高效的基因编辑工具。中国科学院......

英国生物银行在GWAS中发现了与人类特征的新关联

根据欧洲分子生物学实验室欧洲生物信息学研究所的一对研究人员的一项研究,一套新的分析工具使系统地搜索拷贝数变异与复杂的人类特征或条件之间的联系成为可能。“我们提出了一个强大的CNV到表型发现过程,该过程......

基因检测并非万能,5000人测试10.9%漏检

一项新的研究发现,对疑似患有心肌病或心律失常的患者进行更全面的基因检测会导致额外的诊断,而这些诊断可能会因疾病特异性检测而被遗漏。西北大学的研究人员指出,通过更广泛的测试提高诊断率的可能性与收到不确定......

这两所大学合力揭示了遗传风险基因调控COVID19的新机制

COVID-19是由SARS-CoV-2感染引起的高度传染性疾病,根WHO统计全球累计报告逾5.74亿名次确诊病例,已经造成超过639.5万名患者死亡。SARS-CoV-2进入机体后,通过Spike蛋......

北京基因组所解释了细胞在热刺激反应中染色质构象改变

热刺激是细胞经常面对的环境刺激,热刺激反应是所有细胞普遍具有的刺激反应机制。热刺激诱导的广泛的转录调控是热刺激反应的重要组成部分。近年来,科学家从表观遗传学的各层面对其机制开展了研究。当前,针对染色质......

科学家最新发现“葫芦素”竟是这样护瓜

在植物与环境的互相作用中,有一大类多达20000余种的化合物发挥着重要作用——植物三萜化合物,它们同时也是药物、保健品和化妆品的重要来源。阐明植物三萜化合物合成、调控及运输机理,不仅将为作物品质与抗性......