簡單的基因突變幫助人類成為耐力跑者

擁有人類基因版本的小鼠可以跑更長時間而不會感到疲勞 

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大約兩百萬到三百萬年前,一種靈長類動物從森林走向稀樹草原。它的腿變得更長,肌肉更大,腳掌更寬。它進化出了汗腺,使其能夠在炎熱的非洲陽光下保持涼爽。根據最近的研究,大約也是在這個時候,一種名為CMAH的單基因突變在整個物種中傳播開來。現在,一項針對小鼠的研究支援了這樣一種觀點,即這種基因調整使人類能夠長距離奔跑,並將獵物追捕至筋疲力盡。

加州大學聖地亞哥分校的生物學家阿吉特·瓦爾基表示,這種突變使CMAH基因完全失活。瓦爾基想知道這種基因事件與長跑天賦之間是否存在聯絡。由於所有人類都擁有相同的非功能性基因,他無法簡單地比較擁有不同版本基因的人的跑步能力。但他花費數年時間研究經過培育而具有與人類相同的CMAH失活的小鼠,以深入瞭解糖尿病、癌症和肌肉萎縮症。瓦爾基的研究表明CMAH缺失與肌肉生物學之間存在聯絡,但他需要證據。

“大約10年來,我一直試圖說服我實驗室的某個人讓這些小鼠在跑步機上跑步,”瓦爾基說。當他最終做了這個實驗時,“瞧,沒有任何訓練,[CMAH缺陷小鼠]的跑步能力提高了一倍半。”這些齧齒動物的肌肉——尤其是後肢的肌肉——更有效地利用氧氣,並且更能抵抗疲勞。這項研究結果於 9 月份發表在《英國皇家學會學報 B》上。


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哈佛大學生物學家丹尼爾·利伯曼在 2004 年假設,跑步——而不是僅僅是雙足行走——在人類進化中發揮了重要作用。利伯曼沒有參與這項新的小鼠研究,他說這是“第一個真正優秀、嚴謹的基因研究,它符合我們對跑步在現代人類崛起中所起作用的預測”。

傑森·G·戈德曼是一位居住在洛杉磯的科學記者。他為《大眾科學》《洛杉磯》雜誌、《華盛頓郵報》《衛報》、BBC、《保護》雜誌和其他刊物撰寫關於動物行為、野生生物生物學、保護和生態學的文章。他為《大眾科學》的“60 秒科學”播客撰稿,並且是《科學部落格:基本指南》(耶魯大學出版社)的共同編輯。他喜歡在電視和廣播上分享他的野生生物知識,並經常向公眾講述野生生物和科學傳播。

更多作者:傑森·G·戈德曼
大眾科學雜誌 第 320 卷 第 1 期本文最初以“長途跋涉”為標題發表於《大眾科學雜誌》第 320 卷第 1 期(),第 17 頁
doi:10.1038/scientificamerican0119-17
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