你的脸?由15个基因决定

Cast member Charlize Theron poses on red carpet as she arrives for the screening of the film "The last Face" in competition at the 69th Cannes Film Festival in Cannes, France, May 20, 2016. REUTERS/Regis Duvignau - LR1EC5K1DCA9B
New research looks at looks.Image: REUTERS/Regis Duvignau
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研究人员已确定15个决定我们面部特征的基因。

我们的DNA决定了我们的长相,包括面部特征。这一点引发了大众的遐想,因为其潜在应用显而易见:医生可以利用DNA进行颅骨和面部重建手术,法医检查人员可以根据犯罪现场提取的DNA描绘嫌疑人的面容,历史学家也能够利用久远年代留下的DNA重建面部特征。

但首先,研究人员需要弄清楚,我们DNA中的哪些基因决定具体的面部特征。

“我们基本上是在大海捞针,”匹兹堡大学口腔生物学副教授塞思·温伯格说。“过去,科学家会选取一些具体特征,例如两眼之间的距离或嘴巴的宽度,然后寻找这些特征与许多基因之间的联系。这已经帮助人们发现了若干基因,但结果当然有限,因为选取并检验的特征只有一小部分。”

这项发表于《自然·遗传学》的新研究采用了不同的方法。

面部模块

“我们的研究并不聚焦于具体特征,”第一作者、鲁汶大学电气工程博士后研究员彼得·克莱斯说。“我在匹兹堡和宾夕法尼亚州立大学的同事分别提供了一个数据库,其中包含面部的三维图像以及这些人的对应DNA。

“每张脸都被自动划分为更小的模块。接下来,我们检查DNA中的某些位置是否与这些模块相匹配。这种模块化划分技术让我们首次能够检验数量空前的面部特征。”

科学家在我们的DNA中确定了15个位置。斯坦福大学的一个团队发现,与这些模块化面部特征相关的基因组位点,在我们于子宫内发育面部时处于活跃状态。

“此外,我们还发现,研究中确定的不同遗传变异与基因组中的某些区域有关,而这些区域会影响基因表达的时间、地点和程度,”斯坦福大学化学生物学与系统生物学教授、发育生物学教授乔安娜·维索卡说。

鼻子的好消息

克莱斯补充说,已确定的15个基因中有7个与鼻子有关,这是个好消息。

“颅骨上没有鼻子的任何痕迹,因为鼻子仅由软组织和软骨构成,”他说。“因此,法医科学家想根据颅骨重建面部时,鼻子是主要障碍。如果还能从颅骨中提取DNA,未来确定鼻子的形状就会容易得多。”

无论如何,这四所大学将继续利用规模更大的数据库开展研究。

但我们不能操之过急,宾夕法尼亚州立大学人类学教授马克·施莱弗说。

“我们明天还无法仅凭DNA预测出一张准确完整的脸,”他说。“我们离弄清所有塑造面部的基因还差得很远。此外,年龄、环境和生活方式也会影响我们的长相。”

专攻计算机图像分析的克莱斯指出,这项研究还有其他潜在应用。

“利用这项研究所用的新技术,我们还可以将其他医学图像(例如脑部扫描)与基因联系起来,”他说。“从长远来看,这或许能让我们从遗传学角度了解大脑的形态和功能,以及阿尔茨海默病等神经退行性疾病。”

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