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你掌握的信息越多，你就越可能更好地預測接下來會發生什么。臨床醫生和衛生研究人員也常在尋找基因突變以預測胎兒是否有出生缺陷的風險，或者一個人是否有患某種疾病的風險，但是這些預測通常都不準確。來自卡爾加里大學的研究人員現在發現了一種重要的因素，改變了我們對基因突變（基因型）與它們在人身上的表現（表型）之間關系的認知，這也許會在將來某一天幫著我們提高預測的準確率。
圖片來源：Cumming醫學院
“這項工作的意義就是它幫助我們明白為什么同樣攜帶一個基因突變，有些人患病而有些人卻很健康。”研究*作者、Benedikt Hallgrimsson實驗室的博士后研究員Rebecca Green說道。“這在唇腭裂中很常見，兩個攜帶相同基因突變的孩子，可能一個患唇腭裂，而另一個不會。”
為了更深入探索原因，研究人員在基因表達水平進行了研究。長期以來人們都認為基因表達改變會導致這些基因決定的特征改變。很多特征的改變（如面部形狀、身高或者血壓）都是基因表達水平的差異決定。
通過使用小鼠胚胎，他們創造了一系列基因突變，可以逐漸降低一個叫做Fgf8的基因的表達水平，而這個基因對面部正常發育至關重要。他們使這個基因的表達水平從100%逐漸降低到20%。然后他們記錄了基因表達水平的改變和面部的改變程度之間的關系，結果發現這種關系既不是成比例的，也不是常數，而是非線性的。
“我們的結果顯示就算這個基因表達水平降低50%，你的臉都是*正常的。，但是進一步降低的話，也并不意味著缺陷增加——你可能有多種結果：從*典型的臉到幾乎沒有臉。” Cumming醫學院細胞生物學和解剖學系主任 Hallgrimsson博士說道。“這些效應導致了基因型和表型之間非線性的變化。如果你不知道這種關系，你就無法根據基因型預測表型。”
這些研究結果發表在《Nature Communications》上。
“這是從基因型預測疾病很關鍵的一點。” Hallgrimsson博士說道。“它增進了我們對基因如何與每個人相互作用的了解，也告訴了我們可能產生多么具有差異性的結果。”
Hallgrimsson推測如果研究人員探索大多數真正重要的基因，可能他們也會發現相似的結果。
“從基因型預測表型的科學并沒有人們認為的那么先進。” Hallgrimsson博士說道。“我們正在使用的預測工具需要把非線性性考慮進去，以修正并提高使用基因組學信息預測表型的算法。這種優化對預測疾病風險至關重要。”
這項工作對進化生物學也有重要意義。所有的生物體都攜帶相同數量的基因突變。一個物種為了生存，它必須要能夠耐受一定的基因突變并成功發育繁殖。這項研究表明發育中的非線性性是這種現象的主要原因。（生物谷）
參考資料：
Rebecca M. Green et al. Developmental nonlinearity drives phenotypic robustness, Nature Communications (2017). DOI: 10.1038/s41467-017-02037-7
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