触发人类出生的基因

大多数哺乳动物都以同样的方式繁殖，除了像我们人类这样的动物，它们之间存在一些重要的差异。其中之一是婴儿——或母亲，或两者——如何知道是时候出生了，这就是布法罗大学的文森特·林奇感兴趣的地方，在那里他一直在利用遗传学的力量试图找到这个信号可能是什么……

文森特:大多数动物繁殖的早期过程基本上是一样的。有一些种群发生，然后受精发生，然后胚胎植入子宫壁。但在怀孕快结束时，情况变得非常不同。如果你随机选择一种哺乳动物，我可以告诉你什么是“怀孕结束了，是时候开始分娩了”的信号。但我不能告诉你这在人类中是什么，因为人类有不同的信号，我们实际上不知道这个信号是什么。

克里斯-知道为什么不一样吗?这和“信号是什么”是不同的问题我们知道为什么不同的动物有不同的触发器吗?

文森特-我们不知道，但有一些理论可以解释为什么会这样。有一种观点认为，为了父亲的最大利益，怀孕时间越长越好，这样他的胎儿就能从母亲那里获取尽可能多的资源。但是妈妈不想放弃她所有的资源。她想为将来的怀孕节省一些资源，所以尽可能缩短怀孕时间对她来说是最有利的。这场战斗通过胎儿进行;这叫做母胎冲突。在母亲和胎儿以及父亲之间存在着一个挑战，那就是怀孕应该持续多久。

克里斯-那你是怎么让他们破解这个谜的?

文森特:我们知道很多这些变化都是遗传的，因为它们对每个人来说都是共同的，对每只猿来说都是共同的，对每只兔子来说也是共同的。我们所能做的就是收集一大堆来自不同动物的怀孕子宫样本，同时确定所有开启和关闭的基因。然后我们就能找到与其他动物相比，人类独有的开启和关闭的基因。据推测，这些基因是造成人类特定怀孕特征的原因。

克里斯-你是用子宫活检吗?你是怎么得到可以用来做这个实验的人体样本的?

文森特:对很多动物来说，这些是从屠宰场收集来的。对于一些动物，人们对其他事情感兴趣，但他们正在收集子宫，所以我们能够礼貌地问，“你能给我们寄一些子宫吗?”对于人类来说，这更具挑战性。对于很多样本来说，这些都是选择性终止妊娠或者发生了一些事情需要终止妊娠的妊娠。

克里斯:所以你从大量哺乳动物中得到了这些数据，你大概会找到一堆核心基因，它们只是反映了怀孕子宫的状态。然后就会有动物特有的差异。你在人类身上看到了吗?

文森特-是的。我们最终得到的是一个巨大的电子表格，每一行是所有的基因，每一列是所有的动物。我们观察基因和基因行和列动物在人类身上的位置，但不是在其他所有人身上。如果你这样做，你会看到大约有800个基因，与其他动物相比，人类的基因看起来有独特的开启或关闭模式，这是很多的基因，考虑到你的基因组中有，取决于你如何计算，2万或2.2万个基因。

克里斯-当你看到这个名单的时候，这是一个非常大的名单，有没有什么惊喜，因为显然我们已经研究这个过程很长时间了。已经有一些基因被很好地定义了所以你一定已经把它们从列表上划掉了。有没有什么我们从未考虑过的可能和怀孕有关的东西呢?

文森特-是的，有很多我们以前认为与怀孕无关的基因出现在了这些列表上。例如，有一些基因通常在大脑中的血清素信号中起作用。在怀孕期间，它们在子宫中被激活。而且，毫不奇怪，很多基因似乎在调节免疫反应中发挥作用，这种免疫反应你可能通常认为与寄生虫感染有关，这很有意义，因为怀孕期间的子宫是胎儿的地方胎儿是半妈半爸的。母亲的免疫系统应该将同父异母的部分识别为子宫内的异物，并对其产生免疫反应。但这不会发生。我们看到很多基因在促成免疫反应中发挥作用。还有很多基因在胎盘的发育中发挥作用。帮助母亲和胎儿之间建立非常亲密的联系，这对怀孕的各个方面都很重要。

克里斯-那里面有什么可能是触发关键的东西吗?

文森特-这取决于你属于哪个阵营。因为我们不知道是什么导致了人类分娩的问题的答案，一些人推测一个基因会发出一个信号。因为几乎所有其他动物都是如此。其他人则猜测，“可能不止一个。”这可能是很多基因共同作用的结果。”我介于两者之间。我认为可能只有少数基因对整合一两个信号很重要。如果我们看一下我们的数据，似乎这些信号可能与炎症有关，这是你通常认为获得免疫反应的过程。可能是在怀孕末期，当分娩开始时，母亲不再愿意忍受胎儿和子宫的存在，所以她的免疫系统开始产生免疫反应，从而引起炎症反应。

克里斯:那你打算怎么推进这件事呢?因为假设你现在已经有了一张有800个基因的购物清单你可以开始通过诸如“这些基因单独发生了什么”，“它们的表达水平”，“它们是否开启”，“它们是否关闭”，时间，它们在怀孕期间如何变化的时间动态。难道这就是我们的前进之路吗用蛮力淘汰它们?

文森特:完全正确。这也是最具挑战性的部分。因为这意味着你必须研究每一个这样的基因有一长串这样的基因。做这类实验也很有挑战性，因为你不能操纵孕妇。为了解决这个问题，我们可以在实验室里进行细胞培养，我们可以在培养皿中培养子宫细胞，从胎盘中培养胎儿细胞，看看它们是如何相互作用的。另一种研究这些基因影响的方法是观察那些在怀孕期间遇到挑战的女性。也许她们不孕或者有反复的自然流产，或者早产。我们可以在这些个体中对这些基因进行排序，看看他们是否有这些基因的正常，健康的功能副本，或者这些基因是否包含突变，这可能会对它们的功能产生不利影响?