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关于尼安德特人与现代人的基因文章一束

文章作者:张田勘 等 文章来源:《南方周末》等 点击:5188 发布时间:2010-8-7 14:01:31 [评论]

我们体内的尼安德特“痕迹”

2010-05-20 11:46:00 来源: 南方周末(广州)  张田勘

  数万年前,人类的“表亲”在同人类的祖先擦肩而过后便销声匿迹了,但在现代欧亚人体内至今仍保留着源自他们的少量的DNA痕迹。大自然也许就是用这种方式来纪念已经灭绝了的尼安德特人。

  少量的“尼人”基因

  一项最新研究表明,在现代的欧亚人群中,有大约1%至4%的基因来源于尼安德特人。科学家推测,这是历史上尼安德特人曾经与现代人祖先有过交配和基因交流的结果。
  1856年在德国杜塞尔多夫(Dusseldorf)附近的尼安德峡谷上方的一个洞穴里第一次发现了某种人类的遗骨。这个发现立即引起了热烈争论,焦点是这些遗骨究竟是古人类的遗骨还是仅仅是一种因疾病而变形的现代人的骸骨。后来研究人员对这些遗骨起名为尼安德特人(Neanderthal)。据分析,尼安德特人在欧洲繁荣了成千上万年,生存年代大约距今30万年-5万年。但在3万多年前,随着冰川蔓延过整个欧洲大陆,这个人种灭绝了。这是人类历史上最难解开的奥秘之一。
  1980年研究人员在克罗地亚的温迪加洞穴(VindijaCave)出土了三块尼安德特人骨骼样本。随着基因测序技术的发展和改善,研究人员从骨样中提取了0.3克骨骼。5年前(2005年)这些遗骨中降解的无数DNA片断被提取出来,通过测序和排序,获得了尼安德特人全基因组序列的60%,约有20亿个碱基对。据测定,这名尼安德特人大约生活在距今38300年前到44400年前之间。
  现在,德国马克思·普朗克进化人类学研究所的遗传学家斯万特·帕博(SvantePaabo)和现供职于美国加利福尼亚大学的理查德·格林(RichardGreen)等人组成的国际研究团队对尼安德特人、现代人和黑猩猩的基因组进行对比,发现了尼安德特人与欧洲人和亚洲人交配并因此有了基因交流的奥秘。

  5个人的基因组比较

  帕博和格林等研究人员对来自南非、西非、巴布亚新几内亚、中国和法国的5名现代人的基因组进行了测序。通过对比,研究人员筛选了20个DNA区域,这些区域一直受到现代人正向选择的影响。其中,5个区域未包括为蛋白质编码的基因,估计这些基因可能涉及结构调整。在剩下的15个区域中,研究小组鉴定了涉及代谢、认知和颅骨发育的基因,由此判断,这些基因对现代人进化具有功能上的重要性。
  通过对比,研究人员在3名现代人(一名中国人、一名法国人和一名巴布亚新几内亚人)的基因组中发现了尼安德特人相同的遗传区域,但是在两名非洲人的基因组中没有发现尼安德特人的基因。这两名非洲人一名是南部非洲的桑人(又称布什曼人),一名是西非的优鲁巴人。这提示,欧洲和亚洲的现代人在遗传上比下撒哈拉的非洲人更接近于尼安德特人。
  更令人惊奇的发现是,尼安德特人的基因组与法国人的基因组相近的程度和与中国人和巴布亚新几内亚人的基因组相近的程度是一样的。然而,在东亚或巴布亚新几内亚并没有发现过尼安德特人曾经生活过的化石,但在欧洲却发现了尼安德特人的化石。因而从化石的角度看,尼安德特人可能与欧洲人有过交配,但却难以解释他们与亚洲人有过交配。
  那么,尼安德特人是在什么时间和地点与现代人交配的呢?格林等人提出了一个假说来解释这一现象,即尼安德特人和现代人之间的基因交流是发生在现代人向亚洲和欧洲迁徙并分化成亚洲人和欧洲人之前,这些人可统称为欧亚人(Eurasia),也可称为非非洲人(non-African),婚配的地点是在中东(地中海东部),时间大约是在4万年前。而且,根据基因组的比较,以及基因交流的数学模型,格林等人认为,欧亚人基因组的1%-4%来自尼安德特人。
  最为明确的证据是,尼安德特人的基因组和3名现代人的基因组中有相同的涉及代谢、认知和骨骼的基因,这显示了进化中一种正向选择的痕迹。当这些基因发生突变时,就会产生一些疾病,例如唐氏综合征、自闭症和精神分裂症。也就是说,如果仅考虑遗传发病的因素,尼安德特人与3名现代人患这几种病的几率是相似的。

  过去的否定与现在的肯定

  帕博和格林等人第一次发现现代人基因组中有一些基因与尼安德特人的基因相同时,还以为是统计上的错误,但是,经过再次分析后,也得出了同样的结论。他们之所以怀疑第一次的研究结果是因为以前线粒体基因的研究有不同的结果。
  早在1997年,帕博的研究小组就首次测序了尼安德特人的线粒体DNA。结果显示尼安德特人的线粒体DNA与现代人存在差异,由于线粒体DNA基因组是母系遗传,不会受到基因重组的影响,因而这意味着尼安德特人与现代人类并无遗传上的交集,也就是说他们不可能有交配和基因交流。同时,当时的研究也表明,尼安德特人线粒体DNA大约在66万年之前与现代人线粒体DNA世系发生了进化上的分离。
  但是,线粒体DNA并不能代表在遗传上更有决定性的数量巨大的细胞核DNA,因此线粒体基因否定尼安德特人与现代人交集的结论也只是一个假说。随着研究的继续,在查看现代人基因组变体时,帕博的研究小组发现,欧亚人有12个基因组区域的变体在非洲人的基因组中不存在,这些基因组区域也许是源于尼安德特人,因为尼安德特人没有居住在非洲,而是居住于欧洲和亚洲。把现代人的这些基因组区域与尼安德特人基因组同一区域进行对比后,研究人员发现两者有10个区域是匹配的。这意味着现代人基因组中12个变体中有10个来自尼安德特人。而另外2个变体尚不能确定源自何处。
  另一项独立的研究也认为,尼安德特人在遗传上与欧洲人和亚洲人更接近,而与非洲人的血缘较远。这项研究检测了2000名现代人的基因组,结果显示,现代人与尼安德特人有两次通婚。第一次是在约6万年前,地点是在地中海东部。第二次是在45000年前,地点是在东亚。

  改变对人类起源的看法?

  帕博和格林等人的研究提示,尼安德特人在某种意义上也是欧亚人(包括中国人)的祖先之一。如果这一结论可信,则会再次引起人类起源两种主要理论的交锋,即非洲起源说与多地区起源说之争。
  按照现代人类起源于非洲(走出非洲)说,古人类走出非洲有三次。最早的一次是在约190万年前。此后,人类在42万-84万年前又再次走出非洲,之后又于8万-15万年前再次大规模向外迁徙。这些结论的得出主要也是基于遗传学和基因组的比较,包括常染色体、性染色体、线粒体DNA的分析结果。
  但是,非洲起源说主要指的是,现代人类起源于20万-15万年前的非洲,然后在大约10万年前走出非洲。现代人是从非洲的一小群人进化而来,他们走出非洲后进入亚洲和欧洲取代了世界各地的古人类,包括尼安德特人,而尼安德特人也即早期智人。非洲起源说基本的假设之一是,走出非洲的现代人(晚期智人)是取代了世界各地的人,而且这一取代过程未伴随明显的与原住人群的基因交流,他们并未与各地的古人类(包括尼安德特人)有过交配。所以,非洲以外的直立人和早期智人都是人类演化树上的旁支,地球上所有现代人群均为非洲晚期智人的后裔。
  而多地区起源说则认为现代人是在世界上的4个地区出现并连续进化,而且在各个地区之间都有基因交流。这也意味着非洲人、亚洲人、欧洲人和大洋洲人等之间有过婚配和基因交流,这样的交流才导致了世界各地的现代人的进化。
  帕博和格林等人现在的研究发现,尼安德特人的基因与欧亚人基因的亲缘关系高于与非洲人的亲缘关系,这或许构成了对非洲起源说的一种挑战,因为这符合现代人多地区起源说的主要观点,各地的古人类之间有过交配和基因交流。
  一些研究人员对帕博和格林等人的研究结果予以了肯定。例如,英国伦敦大学学院的神经科学家约翰·哈迪(JohnHardy)认为,这一发现可能改变我们对人类起源的看法。

  基因组测序还将继续

  但是现代人的起源是一个非常重大而复杂的问题,现在仅凭帕博和格林等人的研究结果显然还不能为两种起源说之争划上休止符。原因是多方面的。
  帕博和格林等人的研究也只是一种假说,这种假说不仅需要有其他研究来验证,而且这一假说本身也面临着挑战。例如,疑问之一是,帕博和格林等人的研究所采用和测序的尼安德特人的基因样本是否就是纯粹的尼安德特人的,因为在涉及古人类的基因时,常常会有污染。
  早在2006年,帕博的研究小组就对尼安德特人DNA的100万个碱基对进行了分析,发现其中一些序列与现代人的DNA有混染。帕博研究小组得出的结论是,尼安德特人的基因与现代人基因混染的部分达11%-40%。而其他独立的研究则发现,尼安德特人的基因中与现代人混染的部分达80%。后来,帕博研究小组采用了新的方法来对古代DNA序列进行标记,从而能让他们把DNA混染减少到0.6%。
  现在测序的大多数尼安德特人的DNA序列都来自温迪加洞穴发现的三块骨骸。但是,迄今对这些DNA的测序只进行了2次,这自然引发了对尼安德特人遗传密码可靠性的疑问,因为DNA降解和测序过程会改变DNA密码。由于污染和降解的原因,对于古人类和古生物遗骸的DNA测序都要重复好些次,一般是10-20次,这才能精确认定古人类的DNA序列。例如,丹麦和中国的研究人员对格陵兰岛的4000年前的古爱斯基摩人的基因组重复测序进行了20次,这就增强了古爱斯基摩人基因组的真实性和可靠性。对此疑问,格林认为,研究工作还将继续,直到基因组测序达到平均重复测序10-20次。

                      作者:张田勘 (本文来源:南方周末 )

绘制尼安德特人的基因草图

作者: 南方周末记者 黄永明
2009-03-04 15:11:35来源:南方周末

  科学家将尼安德特人的30亿个碱基对与现代人的30亿个碱基对相比较,发现只有1000到 2000个氨基酸是不同的,而现代人与黑猩猩的不同之处则有大约5万个
  作为现代人的表亲,尼安德特人与我们实在是太像了。美国人类学家卡尔顿·库恩(Carleton Coon)曾说,假如有一个尼安德特人穿着正装戴着帽子在纽约乘地铁,他不会引起人们的注意。
 
   草图绘出来了
 
  不久前,科学家首次得到了我们这个表亲的基因组草图。德国马普学会进化人类学研究所的进化遗传学家施温提·柏保(Svante Pääbo)和他的研究小组2月12日宣布了这个消息,以纪念达尔文诞辰200周年。
  美国《科学》杂志在大篇幅报道这一消息时,引述了西班牙巴塞罗那大学的古遗传学家卡尔斯·拉鲁兹-福克斯(Carles Lalueza-Fox)的话,称这是在理解我们自身和我们的进化过程中一个“哲学意义上的转折点”。他在去年曾在一项研究中证明,至少一部分尼安德特人拥有红色的头发和白皙的皮肤。
  刚刚获得的基因组草图让科学家们了解到了尼安德特人的更多特点。研究人员将尼安德特人的30亿个碱基对与现代人的30亿个碱基对相比较,发现只有1000到2000个氨基酸是不同的,而现代人与黑猩猩的不同之处则有大约5万个。一年多以前,柏保与合作者发现了一种名为FoxP2的基因可能是尼安德特人和现代人共有的,这一点在新的结果中得到证实。FoxP2基因的重要性在于它关联着语言能力,这也就意味着尼安德特人有可能拥有与我们类似的语言。
  美国《麻省理工技术评论》称,基因组图谱显示尼安德特人缺乏乳糖酶基因。乳糖酶是帮助消化牛奶的,它的缺乏意味着尼安德特人喝牛奶后可能会出现腹泻。但柏保告诉南方周末记者:“尼安德特人并不缺乏乳糖酶基因。他们缺乏的是(单核苷酸多态性)变体,是这种变体让乳糖酶在成年人体内表达,从而使他们可以消化牛奶。”“这并不特别奇怪,因为大多数人和灵长类动物都缺少它。”柏保补充道。
 
  提取尼人的碱基对
 
  尼安德特人最早出现于35万年前的欧洲,在大约13万年前形成完整的特征,其化石主要分布在欧洲和亚洲部分地区。1997年,柏保和其学生首次成功提取了尼安德特人的碱基对。只是数量很少,只有333个,而且是从线粒体DNA中提取的,并不是从细胞核DNA中提取到的。
  柏保的这项研究被认为确证了尼安德特人是不同于我们的一个物种。学术界开始热烈讨论这一结果,媒体也进行了集中的报道,“但是一冷静下来,大家就开始有质疑了。”中国科学院院士、中科院古脊椎动物与古人类研究所研究员吴新智说。
  人一共有大约30亿个碱基对。“从300多个碱基对来分析,那只是千万分之一,很难代表全体。”吴新智分析,“就事论事地说,那个时候他们所做出来的结果是,尼安德特人跟现代人的差别,比黑猩猩的两对亚种之间的差别还要小。”
  当时对尼安德特人的一些重要观点就是从这少得可怜的结果中推导出来的。当时根据那么少的碱基对推导出,尼安德特人和智人共同祖先的分离发生在三十多万年到七十多万年前。在如此长的岁月里,祖先遗传下来的共同点在慢慢减少,各自新的特点逐渐增多,两者的差异越来越大,直至最终无法杂交。
  古人类学上早就存在一种观点:欧洲的尼安德特人是被从东方来的一批现代人完全取代了。古人类学家看到尼安德特人的化石跟3万年前以后的化石在形态上差别很大,他们所用的工具差别也很明显。“当时认为智人和尼安德特人接触时间很短,千把年。怎么就能够一千两千年的时间形态变得那么厉害啊?不可思议。所以就认为智人取代了尼安德特人。”吴新智说,“但是现在已经认识到尼安德特人与现代人共存了相当长的时间,很难想象两者之间不发生杂交。”
  尼安德特人究竟是被完全取代了,还是和现代人有过杂交?遗传学家希望能够从DNA中找到答案。但是他们在技术上遇到了瓶颈。年代久远,提取古生物的DNA十分困难。生物死后自身发生降解,染色体断裂,一些碱基对也发生了变化。微生物侵入生物的尸体,将自己的DNA留下来。最后,当科学家去研究生物化石的时候,现代人的DNA也很有可能污染标本。由于以上种种原因,1997年后的8年时间里,提取尼安德特人碱基对的工作几乎毫无进展。
  直到2005年,柏保在与一位美国学者的合作中才终于取得了一些进展,他们成功从4万年前的化石中提取了一种已经灭绝了的熊的碱基对。2006年初,加拿大麦克马斯特大学的基因学家亨得里克·玻伊纳(Hendrik Poinar)在《科学》杂志上发表论文,成功从一块猛犸象骨骼化石中提取出了2800万个碱基对。他所应用的技术是所谓“下一代测序技术”。这个突破的出现为全面进行尼安德特人基因测序打开了窗口。
 
  与现代人杂交过?
 
  在提取古DNA的行动停滞不前的时候,分子生物学家和一部分古人类学家在人类进化的问题上却发生了分歧。
  分子生物学家认为尼安德特人完全被现代人取代了,而且二者没有发生杂交,尼安德特人的基因没有渗入现代人的基因之中。而一部分古人类学家却坚持认为,尼安德特人——至少是一部分——对现代人的基因有贡献。
  “现代人怎么从古代人变过来的,这是一个比较复杂的过程。一刀切地说古人从非洲过来,‘哗’一下子取代了,哪有那么简单?”吴新智说,“我们认为,在全世界各个地方情况不一样。我们中国是以连续的为主,就是更古的人(十万二十万年前)传到今天,这是为主;而我们的祖先是不是就是那些人呢?不完全是。也有一些是从外面来的,基因交流为辅。所以我们的基因构成主要来自十万二十万年前本地的古人,但我们基因构成里也有一些外来的。”
  吴新智认为化石证据显而易见地证明这一点。尼安德特人的眼眶都是圆的,中国古人的都基本上是长方的。但在广东的马坝人的眼眶却是圆的。“这圆的肯定也是基因决定的,它不是因为选择,因为眼眶圆一点方一点与气候环境没有什么关系呀。”他说,“它和尼安德特人很可能是堂兄弟了。”
  1999年,欧洲的研究人员宣布在葡萄牙发现了一具4岁小孩的骨骼化石,这个小孩兼具了现代人和尼安德特人的特征。这被古人类学家认为是尼安德特人与现代人杂交的证据。后来罗马尼亚也发现了类似的化石,用吴新智的话说:“一半是海水,一半是火焰”。这个罗马尼亚人头骨后方的位置有一个像馒头一样的突起,这种突起被称为发髻状隆起,在几乎所有的尼安德特人身上都有,被认为是一种典型的特征。
  “大多数通过DNA研究现代人起源的科学家坚持认为,尼安德特人在欧洲是被完全取代的,甚至推而广之到中国也完全取代了,结果我们搞化石的人就发现在化石上有些特征很可能是尼安德特人传下来的。”吴新智说,“最初在中国已经有了证据,但不被重视。在欧洲的葡萄牙、罗马尼亚发现证据以后,才被重视了。但争论依然存在。”
  “我们已经看了尼安德特人对今天的人类的基因池(gene pool)的贡献,如果说有贡献的话,那也是非常少。”柏保这样介绍他的最新结果。他同时告诉南方周末记者:“我认为等我们今年晚些时候把我们的数据全部分析完了,对此会有一个更为清晰的图景。我们仍然可以期待发现让人惊讶的事情。”
  “过去他们一直坚持说尼人和其他更古老的人对现代人的形成没有贡献,现在发现尼人有很少贡献。在我看来,这是一个质变。从没有到有。”吴新智很乐观。
 至于古人类学家发现的那些化石证据,柏保的态度十分谨慎:“我不是这方面的专家,所以没办法判断。我们也希望有一天能够到亚洲去研究那些化石,以回答它们是否是杂交的证据这个问题。”
 
  尝试更多的样本
 
  2006年,在积蓄了多年的能量之后,柏保终于在技术上能够更加高效地对尼安德特人进行基因测序了。但新技术并不能完全消除他遇到的棘手:缺少干净的化石。
  如果说尼安德特人的化石被微生物污染了,那二者的DNA还容易区别开来。但是,如果它是被现代人的DNA污染了,由于二者十分接近,将它们区分开就几乎成了不可能做到的事情。
  柏保和同事从整个欧洲、中亚和西伯利亚南部搜集了70份尼安德特人化石样本,其中只有3块来自克罗地亚的碎片通过了最初的测试。其中一块中的尼安德特人DNA占到了4%,而其他绝大部分的含量都在1%以下。
  柏保把这珍贵的化石样本分了一些给美国能源部联合基因组研究所的爱德华·鲁宾(Edward Rubin),两人的团队分别独立对样本进行基因测序。2006年11月,他们公布了结果,鲁宾获得了65000个碱基对,而柏保获得了100万个。
  但人们很快注意到两个团队的结果存在大量不一致的地方。除了提取出的碱基对的数量差别很大,两者的结论也完全不同:柏保的结果显示尼安德特人与现代人曾经杂交,而鲁宾的结果则毫无这个迹象。这无法解释——除了认为至少有一个团队的样本遭到了污染。人们倾向于怀疑是柏保的样本,尽管柏保以自己的声誉做担保。后来,其他团队的调查表明的确是柏保的样本出了问题。
  此后柏保更加小心,他也发展了新的技术来检查样本是否受到了污染。他在2008年8月8日《细胞》杂志的封面文章中展现了由此而来的第一批重要成果,论文的结果再次支持了尼安德特人与现代人是不同物种的结论,并进一步确定,两个物种在进化上的分离发生在66万年前。
 柏保最新公布的基因组草图来自于一个尼安德特人女性。“现在就只有一个尼安德特人的基因组草图做出来了,所以问题是它的代表性到底怎么样?比如把我的基因组草图做出来了,我能代表你、代表他吗?难说。”吴新智说。
  柏保等人正在尝试用更多的样本测试,以便弄清此次的草图是否能反映尼安德特人的整体状况。
 
     【南方周末】本文网址:http://www.infzm.com/content/24777 


 
现代人大都拥有尼安德特人基因
 
2010-05-08 10:20:25 来源: 人民网(北京)


  一个国际科研团队日前完成了尼安德特人的基因组测序工作。他们将测序结果同现代人基因组进行比较后发现,除非洲人外的现代人与尼安德特人拥有1% 4%的共同基因,这表明,现代人的祖先或许曾与尼安德特人在小范围内发生过交配。相关研究发表在5月7日出版的《科学》杂志上。
  科学家表示,该研究或许解开了困扰科学界很长时间的一个谜题:人类基因树上各个独立的分支之间是否存在交配。
  据英国《泰晤士报》7日报道,德国马克斯 普朗克进化人类学研究所科学家斯万特 帕博领导的研究团队使用全基因组测序方法,对来自克罗地亚、德国、俄罗斯和西班牙的6副生活在约4万年前的尼安德特人的骨骼进行测序,并将测序结果与来自中国、法国、巴布亚新几内亚、非洲南部和西部的5个现代人的基因组进行比较后发现,除非洲人外,现代人有约1% 4%的DNA(脱氧核糖核酸)源自尼安德特人,而之前的研究没有找到过这种“基因共享”的证据。
  对于现代非洲人身上没有任何尼安德特人的基因,科学家认为,大约10万年至5万年前,现代人的先祖智人走出非洲,在中东地区与尼安德特人发生过交配,之后其后代散居欧洲和亚洲各地。
  科学家还发现,自从智人与尼安德特人分开之后,人类基因组上有约200个基因片段出现了快速进化的迹象,包括脑部发育。
  此外,科学家还发现了20个基因组区域,它们在现代人中经常发生基因序列变异,但在尼安德特人中却不发生。这些区域中的部分基因被认为与唐氏综合征(先天愚型)、精神分裂症和自闭症有关。而且,科学家也找出了5个尼安德特人独有的基因,包括3个皮肤基因。
  尼安德特人是现代人类在进化学上最近的亲族。他们最早出现在距今40万年前,主要在欧洲和西亚活动,大约3万多年前,随着冰川蔓延过整个欧洲大陆,尼安德特人便灭绝了,其灭绝也成为人类史上最迷人的奥秘之一。
  科学家还首次用尼安德特人的基因组制作了只有现代人拥有而尼安德特人或猿所不具备的基因特征目录,其中的一些基因可能让人类拥有复杂的思维、语言和艺术能力,这对研究人之所以为人很有价值。帕博接受《泰晤士报》采访时表示,这是首次发现将我们与其他所有生物区别开来的基因特征,也让我们从新的角度来认识人类自身。(刘霞) (本文来源:人民网 ) 


                                      
基因组测序表明现代人与尼安德特人曾小范围交配

2010年05月07日11:18新华网

  新华网北京5月7日电 综合新华社驻华盛顿记者任海军、驻柏林记者班玮报道:一个国际科学家团队日前完成了尼安德特人的基因组测序工作。他们将测序结果与来自世界5个地区的现代人基因组进行比较后发现,现代人与尼安德特人非常可能在小范围内发生过交配,时间可能是现代人走出非洲后,在中东遇到尼安德特人之时。
  科学家测序所用基因材料来自克罗地亚一个洞穴中发现的3个女性尼安德特人的骨骼,她们生活在约4万年前。科学家将测序结果与来自中国、法国、巴布亚新几内亚、非洲南部和西部的5个现代人的基因组进行比较后发现,现代人有大约1%至4%的脱氧核糖核酸(DNA)源自尼安德特人。以往对尼安德特人线粒体DNA的检测中,没有发现他们与现代人交配的痕迹。
  科学家意外发现,尼安德特人与非洲以外现代人的关系,比与非洲人的关系更密切。除非洲人外,尼安德特人与现代欧洲人、东亚人以及其他地区人类的基因关系都相同。后一点尤其让人困惑,因为迄今东亚地区尚未发现尼安德特人的遗迹。
  科学家提出的一个较合理的解释是:尼安德特人在大约10万年至5万年前在中东地区与走出非洲的早期现代人发生过交配,之后现代人散居欧洲和亚洲各地。
  科学家还用尼安德特人的基因组首次制作了只有现代人拥有,而尼安德特人或猿不具备的基因特征目录。这对研究是什么将人类与其他生命相区别很有价值。
  此外,科学家还发现了20个在现代人中经常发生,但在尼安德特人中却不发生基因序列变异的基因组区域。这些区域中的部分基因被认为与唐氏综合征(先天愚型)、精神分裂症和自闭症有关。
  尼安德特人是早期生活在欧洲大陆的一支古人类,是现代人类在进化学上最近的亲族。他们第一次出现的时间大约在40万年前,其分布遍及欧洲和西亚,约3万年前灭绝。
  7日出版的新一期《科学》杂志公布了包括尼安德特人约60%基因组的序列图。领导这一科研团队的德国马克斯普朗克进化人类学研究所科学家斯万特帕博说:“尼安德特人基因组序列首个版本的获得,完成了人们一个长期以来的梦想。我们首次发现了将我们与其他所有生物区别开来的基因特征,包括那些在进化中距离我们最近的亲族。”

尼安德特:灭绝的史前欧洲人

作者:april·绿衣 来源:科学松鼠会  酷勤网收集 2009-02-14

  事实上,在尼安德特人被广泛认为是欧洲人祖先之时,矛盾就隐约的存在着——就在尼安德特人被发现后12年,1868年,在法国西北部出土了另一种古人类化石,这些人体形细长,头盖骨较高、圆,四肢较长,身高约有180厘米。

  2008年4月,美国人类学家罗伯特•麦卡锡以5万年前尼安德特人化石为模版,构建发声器官模型,用电脑合成器模拟出他们发元音“e”的声音。
  10月,《国家地理》发表了艺术家肯尼斯兄弟复原的尼安德特人模型:一个红色皮肤、亚麻色头发、身材粗壮的女人。
  而同年12月,一项更重要的数据面世——德国马普学会人类进化学研究所、美国454生命科学公司共同发起的“尼安德特人基因组计划”即将结束,对尼安德特人基因组测序工作完成。
  前两项工作,让人们直接感受到尼安德特人的音容笑貌,而最后一项,虽然那密密麻麻的数据没法给人任何直观的感受,但它却是让人回看尼安德特人历史的最犀利武器。就这样,20万年前出现在欧洲,4万年前消失,然后在150多年前被重新发现的,著名的尼安德特人,从昏暗的历史中走了出来,重新站到人们的眼前。
 
  错误的祖先
 
  1856年8月,在德国杜塞多尔夫城附近一个山洞中,尼安德特人被发现——这个名字意为“新人谷中的新人”,有些讽刺的是,这些化石实际比现在欧洲大陆所有人的老祖先都古老的多,他们是与欧洲人血缘最近的史前人。
  在尼安德特人被发现之初,人们并不知道这一点。1856年进化论还没有被提出,自然没有人想到,这些化石与人类起源的关系,1871年,达尔文的《人类的由来及性选择》发表,人们大惊失色,进而半信半疑地开始思考,十几年前出土的那些既像人,又像猿猴的化石,是否和“人是从猴子变来的”有什么关系。
  随着尼安德特遗址的发现和研究也在逐步取得进展,人类学家对尼安德特人的了解也越来越多——前额低而倾斜,眉峰骨向前突出很多,在眼眶上形成整片的眉脊,看起来更像大猩猩而不是人类,身材矮小,一般只有165厘米,却非常结实、胸肌惊人、四肢短粗,这大概是当时严酷的气候,以及捕获大型猎物所要求的。他们属于早期晚期智人,其化石发现时间横跨距今20万年左右到距今约4万年一段时间段,可见他们曾经主宰欧亚大陆近20万年,同时足迹遍布各处——以色列、意大利、英国、法国、俄罗斯、甚至蒙古。
  这些尼安德特人已经会使用石器,只是还非常简陋,仅是一些石片、石刀等,他们还会照顾生病的族人并且埋葬尸体,这些线索使得他们多了一丝“人”味。逐渐,随着进化论被欧洲大多数人接受了,尼安德特人也被当作欧洲人的祖先。
  自此,尼安德特人便成为一个吸引公众兴趣的话题,就好像恐龙一样,4万年后,尼安德特人的化石便不再出现,他们如恐龙般突然之间销声匿迹,对他们为何消失的各种猜测一直不断。有的时候,他们因为外表与人类的差距,被看作陈旧过时的化身,因智力不足以应付环境的变迁而导致灭亡。
  事实上,在尼安德特人被广泛认为是欧洲人祖先之时,矛盾就隐约的存在着——就在尼安德特人被发现后12年,1868年,在法国西北部出土了另一种古人类化石,这些人体形细长,头盖骨较高、圆,四肢较长,身高约有180厘米,考古学家认为,这说明他们来自一个气候较为温和的地区,他们被称为克鲁马农人。
  这些人和尼安德特人外貌明显不同,他们更像现代的欧洲人,而从文化上,他们也更加先进,他们使用的工具更加精细,有磨制石器,同时他们还是艺术家,在洞穴墙壁上留下了很多岩壁画。根据放射性碳元素检测,这些克鲁马农人兴起于4万年到3.5万年前。然而尼安德特人也正是在这些人出现之后,仿佛退出了历史舞台。
  克鲁马农人是谁,和尼安德特人又是什么关系?由于考古学上的线索如同四散的线头,一时没有能够收拢,所以开始的很多想法,都只是猜测——也许他们曾和尼安德特人共存在这片大陆,后来则代替了尼安德特人。
  20世纪80年代,分子生物学的方法开始用于人类学研究,科学家通过DNA的遗传谱系的差异来判断不同人群的亲缘关系及来源,根据研究,现在地球上的所有晚期智人都起源于非洲,然后扩散到世界各地,而走往欧洲这一脉取代了当时欧洲的原始人,现在欧洲人普遍拥有的一个名为M173的Y染色体变异来自于3万年前,这意味着大多数欧洲人的祖先在3万年前来到西欧,这个时间与克鲁马农人出现的时间一致。这一研究确定,尼安德特人并非欧洲人的祖先,克鲁马农人才是。
  其实,3万年前并不是这些“非洲人”第一次来欧洲,分子人类学家还发现,大约在10万年以前,晚期智人类的祖先就尝试通过中东进入欧洲,当时人类祖先与尼安德特人的脑容量相差无几,在体力上却没有尼安德特人强壮,因此大约8万年左右,晚期智人中可能回到非洲,或者绝种,尼安德特人在欧洲独领风骚长达数千年。但是当到4.5万年,晚期智人再次出现在中东时,尼安德特人这时却要退让了。
 
  种族屠杀还是和平相处
 
  韦尔斯(H. G. Wells)1921年写作的《可怕的人》(Grisly Folk)中描述尼安德特人和晚期智人——也就是克鲁马农人的初次遭遇——晚期智人昂首挺胸,在智慧方面显得已经可以和19世纪开拓殖民地的欧洲人平起平坐;尼安德特人则丑陋、强壮、笨拙,还无法脱离猿的影子。落后而凶恶的尼安德特人抢走一个晚期智人儿童,引起了两族的争斗。这个故事写在第一次世界大战之后,韦尔斯说“对于尼安德特人来说,这是战火连绵的开端,最后只能以消灭终结。这些可怕的族类逐一被包围和杀死,直至一个不存。”
  晚期智人和尼安德特人共存的近万年间,发生了些什么,晚期智人对尼安德特人进行了种族灭绝的屠杀吗?
  晚期智人的骸骨常有打斗痕迹,说明这个族群可能没有那么和平,肯定有暴力行为,他们和尼安德特人共存时,冲突在所难免。但是肯定不会如同后来的殖民行动那样,大批迁徙,面对面冲突,更多的可能是,随着晚期智人的侵入,尼安德特人逐渐缩到更加崎岖的地方。
  尼安德特人占据西欧的时期,人数也未超过1万5000人。当时气候减冷,如同今天的北斯堪地那维亚,严寒使得食物难以获得,尼安德特人生存艰难,也难有精力爆发冲突。大部分尼安德特人可能只在交界处远远看见晚期智人,也有可能他们相互驱逐。
  因此人们想象的大规模战斗的可能性是非常小的,更多的是随着克鲁马农人从非洲迁徙到这片大陆,进入中东,尼安德特人不断向西迁徙,生存区域缩小在伊比利半岛、中欧某些独立小区域和地中海南方沿岸,克鲁马农人占据了曾经尼安德特人的地盘,3万年的时候,尼安德特人已经被迫生存在西班牙的拉法热亚这种偏僻贫瘠之地,又过了5千年,尼安德特人逐渐消失,这可能是各自出现的——以色列、意大利、英国、法国的尼安德特人,并不在同一时期消失。
  但不管如何,尼安德特人粗壮的身影佝偻着,渐行渐远,没入了黑暗之中。而克鲁马农人则欣欣向荣的发展,他们围猎,采集,人数越来越多,逐渐农田出现、蓄养家畜也开始了,几万年如一瞬,欧洲大地已经被克鲁马农人改变得面目全非,甚至他们的后代有智力及精力来研究消失的尼安德特人的故事。
 
  腿骨的证词
 
  尽管尼安德特人不是现代欧洲人的祖先,但是两族共同生存在一片大陆的时候,尼安德特人和克鲁马农人是否有过杂交?这是人类学家关于尼安德特人最关注的问题之一。
 某些古人类学家相信在一些晚期智人的骨骼化石上,仍然保留着早期人类的某些特征;比如美国圣路易华盛顿大学的古人类学家艾里克•特林考斯,他认为某些化石证据可以看出尼安德特人和晚期智人的混合,比如葡萄牙拉加维尔荷遗址发现,有2万4500年历史的幼童骸骨,以及一块罗马尼亚穆耶里洞穴出土的3万2000年之久的颅骨。
  但仅从骨骼的外表来进行推测毕竟是不可靠的,最好的证明方法是对照二者的DNA——如同亲子验证一般准确无误。不过要作到这一点,必须先获得尼安德特人的DNA,但我们明显无法坐上时空机找一名尼安德特人抽血。幸运的是生物死亡后,DNA并不马上成为尘土,骨骼化石中的DNA可以保存上万年。
  但当时要从尼安德特人的骨头上取一截下来获取DNA,就好像要求切割名画《蒙娜丽莎》,因为化石都小心翼翼的保存在博物馆。不过1996年,德国的考古学家施密兹和遗传学者史旺特•帕博终于成功游说博物馆同意他们割下小块骨头进行研究,一名骨骼处理人员小心翼翼从尼安德特人的右臂锯下重量只有1/8盎司的一小块骨头。
  帕博将其交给实验室的一名研究生克灵斯,后者曾经花费三年时间在木乃伊身上找DNA,没有成功,这次他试图在3.5万年的尼安德特人骨上提取DNA,希望看起来更加渺茫。但克灵斯从化石里成功得到了327基对的线粒体DNA顺序,这一顺序和晚期智人很不同,比如线粒体序列16233号位置上,大部分人应该是胞嘧啶,样本却是胸腺嘧啶,16254号位置不是鸟嘌呤,而是腺嘌呤,但可以看出它来自一个50万年前和晚期智人拥有共同祖先的原始人。
  通过这份DNA读出的数据,说明尼安德特与晚期智人在DNA上的差距至少隔了50万年,这和化石记录完全吻合。而他们后来相遇时有杂交,也会十分稀有,以致在晚期智人的细胞中,很难找到尼安德特人的DNA痕迹。
  这可能有多种原因,也许尼安德特人和晚期智人间有生殖壁垒,晚期智人的精子细胞和尼安德特人的卵子细胞结合时,染色体无法成列,也许卵子表面的化学信号不许对方的精子穿透细胞壁。不过比晚期智人和尼安德特人分隔更久的物种都可以杂交,赤道有两种黑猩猩——黑猩猩和侏儒黑猩猩,他们遗传上的差距达到两万年,却仍然可以交配产生后代。另一可能是,尼安德特和晚期智人的混血儿可能因为外貌奇怪而遭到排斥,因而他们的基因无法进入基因库。
  但仅从327基对的线粒体DNA并不能完全说明尼安德特和晚期智人没有基因交流。因此帕博领导的科研小组继续努力,希望绘出尼安德特人整个基因组的草图。在2008年8月8日出版的《细胞》(Cell)上,他们公布了一个尼安德特个体的完整线粒体DNA基因组序列,从这份基因组序列中,仍然没有发现现在欧洲人和尼安德特人有任何基因上的联系。
 
  谜底
 
  为什么尼安德特人消失,而晚期智人却留存了下来?很多考古学家将其归因于4万年前欧洲的一场技术“大跃进”,当时晚期智人会制造石头与骨头的工具组、身体装饰品,而尼安德特人的石器工业仍然粗糙落后,《欧洲末次冰川期的尼安德特人和晚期智人》对6万5千年至2万年前期间的气候、环境、考古等进行了综合研究,作者范-安德尔认为,尼安德特人的衰败并非天气的原因,而是由于赖以生存的、温顺的成群野牛和庞大麋鹿等草食动物的减少,而且为数不多的野兽不断迁徙,从而必须奋力追赶才能捕获猎物。这样,现代工具的掌握者在猎食和生活上更有优势。
  但是,1979年,在法国西南部的圣塞赛尔发现了一具尼安德特人的骸骨,环绕在他周围的是一组先进得让人不可思议的工具,1996年,德国莱比锡马普研究所的尚-雅克•胡柏和英国伦敦大学的弗雷德•斯布尔,在法国亚西苏居尔附近一个洞穴中,发现了随尼安德特人头骨一起出土的装饰品,包括有孔的动物牙齿,这种属于“晚期智人”时代的装饰品,本不该出现在尼安德特人的“家中”,某些科学家将这一情况描述为“不合理的巧合”,尼安德特人被代替前的回光返照。不过这其实说明,代替有着更加复杂的原因。
  尼安德特人和晚期智人的生活方式的差距,可能是重要的一环——这是考古学家所谓的文化缓冲。美国亚利桑纳大学的玛丽•史坦纳和史蒂芬•昆恩认为,晚期智人就是带着一种“文化缓冲物”离开非洲的,这种缓冲物指更明确的群体间的分工合作,更有效的狩猎采集方式等。
  尼安德特人在猎食中从来没有进行过分工,并且食物几乎完全依靠捕猎大型动物,没有使用研磨石和其他工具处理植物类食材的证据,这标志着蔬菜对于尼安德特人只是次要食物。由于天气寒冷,对热量的大量需求,可能使得尼安德特人妇女和孩童也参加狩猎——根据是尼安德特人上肢和颅骨中有许多骨折痕迹,在狩猎中尼安德特人妇女则被迫变得强壮而坚韧,但肯定还不够,不少妇女儿童将会在严酷的环境中丧命。
  而晚期智人呢,在男人追逐大型动物的时候,女人和小孩采集小型猎物和植物类食物,晚期智人“食物多样化,每人从事不同工作”的分工使得他们有一个风险分担方案,对于妇女和儿童不必参与危险的狩猎,降低了死亡率,整个族群繁衍生息的能力也便更大。
  由于迁徙而来的晚期智人在食物获取上的高效率,尼安德特人能够得到的食物资源也越来越少,生活区域也是,他们被迫向偏僻贫瘠之地迁徙,根据人类学家伊斯拉•舒伯特的推算,如果出生率下降1%或者死亡率增加1%,1千年后,尼安德特人就会灭绝。这样看来,尼安德特人的灭绝不可避免。
  还有一些考古学家则主张因为晚期智人掌握了语言,这种文化的优势导致了尼安德特人的衰亡。晚期智人第七染色体上,有个FOXP2基因,这是一个控制语言发展的基因。然而马普学会的佩柏发现,尼安德特人也有晚期智人所有的FOXP2基因的另一种版本,因此尼安德特人很可能也有语言能力,但它是高度发展,还是低级的咿咿呀呀,却无法证实。不过根据美国布朗大学语言学家莫利普•利伯曼提出的解剖学的证据,尼安德特人的发声系统与黑猩猩一样,是一种单道共鸣系统,这种系统的发音能力很差,不能正确和清晰地发出元音。
 
  尾声
 
  到目前为止,在尼安德特人与欧洲人祖先间,科学家并未发现DNA转移的遗传标记,但利用古人类化石提取的线粒体DNA的基因学证据表明尼安德特人和早期晚期智人没有发生过通婚,但这一结论并不是决定性的。一直在进行尼安德特人基因组序列测试的帕博说:“我们的确没有发现这方面的证据,但目前还不能排除尼安德特人与晚期智人类祖先有过交配行为的可能性。”因为现在测定的仅是在母系遗传的线粒体DNA,来自细胞核“核细胞”DNA还下落不明。
  此外,如果晚期智人与尼安德特人“通婚”的比例很小,晚期智人中的尼安德特基因会随着遗传漂变而逐渐丧失。而且目前可供分析的古人类化石的数目是如此之少,从前的研究只能排除尼安德特人的(基因)贡献超过25%的情形。
  美国加利福尼亚大学戴维斯分校的人类学教授蒂姆•韦弗(Tim Weaver)说:“现在仍然没有办法完全确信,尼安德特人和晚期智人的祖先完全没有过杂交,因为总有可能有极小的部分,因为极小部分的基因可能因为遗传漂变而消失,但是从化石和DNA的证据来看,即使如果发生过,也是几率非常之小的。
  从进化论,人类的由来,到尼安德特人,再到人类起源非洲说,现代科学一直在改变着我们对于自己关于过去的认识。尼安德特人的研究如同欧洲人类学界的圣杯,尼安德特人在漫长的过去,究竟扮演了什么样的角色,他们和现代欧洲人的祖先有无关系,仍待发现。圣杯仍然摆放在高高的祭台上,等待夺取。

         本文出自:http://songshuhui.net/archives/7200.html

现代人身世之谜:
DNA记录人类迁徙路线——基因交换

2008-11-21 16:15


 
  科学家发现,欧洲人的祖先曾与尼安德特人发生过基因交换,这是否意味着,现代欧洲人具有部分尼安德特人血统?
  认为现代人类可能是非洲祖先与其他古人类共同后代的科学家,并非只有埃斯瓦兰和哈本丁。在一些智人的骨骼化石上,仍然保留着早期人类的某些特征;现代人类的遗传数据似乎也说明,我们的祖先与其他古人类的确有过交配行为 .
  在人体内,一些基因变异出现的时间,远在20 万年前——但现代人类起源的时间,也不过在10 几万年前。因此,这些古老的变异只可能来自更古老的人类,换句话说,我们的祖先可能与其他古人类交配过。2006年,美国芝加哥大学的布鲁斯·T·拉恩(Bruce T. Lahn)的一项研究在科学界引起了很大的反响:他和同事发现,一个调控大脑容量的小脑症基因(Microcephalin gene)竟含有一个奇怪的单体型——它可能是在4 万年前,尼安德特人与我们的祖先交配时,传递给后代的。
  这个发现将在6 个月后得到证实。德国马普进化人类学研究所、美国454 生命科学公司共同发起了“尼安德特人基因组计划”,这项计划的目标是,在2008 年年底,完成对尼安德特人基因组(提取自4 万年前的克罗地亚尼安德特人骨骼)70%的测序工作。研究人员估计,相关研究结果将在6 个月后公开发表。
  到目前为止,在尼安德特人与欧洲人祖先间,科学家并未发现DNA 转移的遗传标记。“尼安德特人基因组计划”的首席科学家,德国马普研究所的斯万特·柏保(Svante Paabo)说:“我们的确没有发现这方面的证据,但目前还不能排除尼安德特人与现代人类祖先有过交配行为的可能性。”前段时间,柏保曾在一篇文章中指出,对100 万个核苷酸进行的分析表明,现代人类祖先的确与其他古人类发生过基因交换。遗憾的是,这一结论并未得到广泛认可,因为柏保用于分析的样品可能被污染了。其他科学家也没有发现拉恩提到的小脑症基因的突变体。
  古DNA 研究对样本的纯净度要求很高,对标本的触摸乃至近距离呼吸都可能污染样本。一些古人类学家到野外取样时,为实现与样品的隔离,一般要穿着无尘衣——这种服装一般要在计算机芯片工厂才能见到。由于有一次样品被污染的教训,柏保对试验方法做了一些改变。在每一段尼安德特人DNA 的开头处,研究人员都连接了由4 个核苷酸构成的“标签”。在测序前,每段DNA 必须经过“分子身份鉴定”,以防止样本污染。
  不少研究表明, 尼安德特人与非洲祖先的基因组相似程度高达99.5%。因此,测定他们的DNA 序列,可以为比较基因组学研究提供极具价值的数据,让科学家能在人类基因组中找出尼安德特人与非洲祖先的交配“痕迹”,以及自然选择更“偏爱”哪些特性。柏保说:“如果你对人类进化感兴趣,尼安德特人就是最独特的物种,因为在亲缘关系上,他们离我们是最近的。尽管在技术上有一定的难度,但我们至少能得到尼安德特人的基因组,而对于大部分古人类来说,要得到他们的基因组序列,难比登天。”
  最新一项研究表明(尚未公开发表),尼安德特人的Y 染色体与现代人类有较大差异。柏保说:“没有人的Y 染色体像尼安德特人的那样。”这一结果与早期的一项研究相呼应:尼安德特人与现代人类的线粒体DNA 也很不相同。不过在2007 年11 月,柏保和同事发现,尼安德特人与现代人也有一个相似之处:都有一个名为FOXP2 的基因。在人体,这个基因与语言发育有关。今年4 月,一篇报道曾指出,FOXP2 基因可能源于现代人祖先与尼安德特人的杂交。不过,这篇报道涉及的研究样品是否受到污染还不得而知。

Science发表尼安德特人的基因组序列

www.ebiotrade.com 时间:2010年5月11日 来源:EurekAlert中文

  摘要: 一个国际性的研究团队对尼安德特人(Neandertal)的基因组序列进行了测定。他们所用的是在克罗地亚的一个洞穴中发现的来自3个尼安德特人骨头的一个药片大小的骨粉样品。有关的结果将出现在5月7日出版的《科学》杂志上。  
 
  一个国际性的研究团队对尼安德特人(Neandertal)的基因组序列进行了测定。他们所用的是在克罗地亚的一个洞穴中发现的来自3个尼安德特人骨头的一个药片大小的骨粉样品。有关的结果将出现在5月7日出版的《科学》杂志上。《科学》杂志是由非赢利的科学协会AAAS出版的。
  该团队的研究人员是由来自德国莱比锡的Max-Planck Institute for Evolutionary Anthropology的Svante Pääbo所领导的。他们将这些尼安德特人的基因组与来自世界不同地区的5个现代人的基因组进行了比较。结果显示,人类拥有多种独特的基因,其中包括在人类与尼安德特人从一个共同祖先分开之后少数在我们的人类种系中快速扩散的基因。因此这些发现给人们提供了一份我们拥有人类身份的关键的基因组区域及基因的最后的候选名单。
  科学家们还发现,现代人类与尼安德特人非常可能在小范围内发生过杂交,时间可能是当现代人离开非洲之后在中东遇到尼安德特人的时候。
  Pääbo说:“获得第一个版本的尼安德特人的基因组测序完成了人们的一个长期以来的梦想。我们第一次能够发现将我们与其它所有生物区别开来的基因特征,其中包括那些在进化上距离我们最近的亲族。”
  《科学》杂志的代理及国际执行总编Andrew Sugden说,我们对尼安德特人有如此多的问题,其中一个重要的问题是,它们与我们有多少的相似性? 尼安德特人的基因组有希望成为一个有关产生了现代人类和尼安德特人的进化活动的富有成果的信息资源。
 尼安德特人是与我们最为接近的进化学上的亲族。它们第一次出现的时间大约在40万年之前,其分布遍及欧洲和西亚,并在大约3万年前灭绝。
  此次在《科学》杂志上发表的尼安德特人基因组序列图所代表的是整个基因组中的大约60%。被测序的基因材料来自3个尼安德特人个体的单一的骨头。
  该测序活动包括了多个应对测序古代DNA挑战的步骤。为了不损坏这些化石,研究人员用一个牙科医师用的精致的钻子尽可能少地从这些骨头中移除所需的样品。他们是在一个消毒的“清洁房间”的环境中开展他们的实验室研究的,以避免来自现代人类和其它生物的DNA物质的污染。他们还清除了在这些个体死亡之后在其骨头上形成大量群落的微生物DNA。)
  现代人类与尼安德特人是如此地密切相关,因此,对其基因组进行比较时必须考虑的情况是,对基因组的任何一个特别的部分来说,一个单一的现代人与一个单一的尼安德特人之间的相似性可能比在2个现代人之间的相似性要更大。
  我们所知道的有关当今人类中的基因变异的大多数是来自欧洲人群的。为了获得一个涵盖更广的画面,Pääbo及其同僚对来自南部非洲、西非、巴布亚新几内亚、中国和法国的5个现代人的基因组进行了测序,并将尼安德特人的基因组与这些个体的基因组进行了比较。
  这些尼安德特人的基因组序列证明与那些非洲人以外的人的基因组序列要略微近似一些。更明确地说,在基因组的任何一个随机选择的点上,如果那里的基因序列显示了2个现代人之间有所差别的话,那么,尼安德特人的基因组与一个非洲以外的现代人匹配的机会会比与一个当代的非洲人匹配的机会还会略高一点。
  尽管存在着其它的可能的解释,最简单的情景之一是早期的现代人在离开非洲之后及向欧亚扩散之前,他们在中东与尼安德特人发生了杂交。
  文章的作者估计,现代人的基因组中大约有1-4%似乎来自尼安德特人。群体模型提示,当一个拓殖群体与一个常住群体相遇时,即使少量的杂交都可能在拓殖群体的基因组中得到广泛的反映,如果该群体接着发生了显著的扩展的话。因此,在现代人的基因组中所存在的相对较低百分比的尼安德特人的DNA表明,杂交现象实际上是相当有限的。
  在尼安德特人和现代人之间的比较还会产生许多其它的结果,当它们能够让我们更好地了解我们自己的时候,这些结果可能最终会比所发现的人种混合更为重要。
  Pääbo说:“当想到我们中有些人存在着一些尼安德特人的DNA是一件很酷的事,但对我来说,寻找发生在2个种系分离之后不久的正向选择的证据是这一项目的最令人着迷的部分。”
  他的团队设计了一种方法来观察那些自从两个种系分开之后新的基因在人群中扩展的那些现代人的基因组区域。 这些基因可能在某种程度上提高了早期人类的生存或繁殖的机会。
  研究人员对来自世界各地的5个现代人的基因组进行了筛检,旨在寻找在人类中经常发生但在尼安德特人中却不发生的基因序列变异的基因组区域。 他们发现212个有这种变异的区域。 在20个区域中,有着最强的正向选择证据的是3个基因,当它们发生突变的时候,可影响思维和认知能力的发展。 这些基因被认为与Down综合症、精神分裂症和自闭症有关。
  在这一20个区域的名单上,还有一些区域包括了一个与能量代谢有关的基因以及另外一个可影响头盖骨、锁骨和胸腔发育的基因。
  研究人员还用尼安德特人的基因组制作了存在于所有当今人类但却在尼安德特人或猿中没有发现的首个版本的基因特征目录。这一目录对那些研究是什么将人类与其它生物区隔开来的科学家来说是很有价值的。
  在该期杂志所发表的一篇配套文章中,另外一个研究团队(其中有许多作者与前一篇文章的作者相同,而且该文也是由Pääbo所主导的)介绍了一种对尼安德特人基因组的选择区域(特别是那些来自已经降解的尼安德特人遗骨)进行测序的新技术。文章的作者应用一种“目标序列捕捉”的方法来加强他们对来自西班牙的另外一个尼安德特人个体的基因组中的数个片断的蛋白编码区域的聚焦。他们发现了88个替代氨基酸,这些氨基酸在我们与尼安德特人分开之后已经成为固定的状态。有必要做进一步的研究以确认这些变化是如何影响人类生物学的。
  人们可在5月7日在www.sciencemag.org看到一则互联网上的重点介绍尼安德特人基因组的陈述,其中包括视频采访、说明性的文字及画面等。
 
  (http://www.ebiotrade.com/)

从沃森基因组到“炎黄一号”
基因组计划意义堪比探月计划

作者: 南方周末特约撰稿 姬十三  2007-10-31 14:28:00

  深圳华大基因研究院完成了首张完整的中国人基因组图谱

  亚洲第一人

    人类基因组计划总是被用来与登月计划作比较,两者都备受公众和媒体瞩目,都充满了新奇性、冒险精神和竞争性。巧合的是,在中国发射自己的月球探测卫星的前些天,中国人自己的全基因组图谱也问世了。
    10月11日,深圳华大基因研究院召开新闻发布会,宣布他们绘制完成了全球首张完整的中国人基因组图谱(又称“炎黄一号”),这也是第一个亚洲人的全基因序列图谱。
    “这个人是汉族,健康男性,”“炎黄一号”项目的新闻发言人叶葭告诉记者,“但是具体身份目前还不便透露。”在此基础上,深圳华大基因研究院还计划启动“炎黄99”项目,也就是再找99个基因志愿捐赠者,构成一份中国人群的遗传和多态性标准图谱。虽然“炎黄一号”的花费初步估算在2000万元左右,但是消息发布后,华大基因还是接到了许多问询电话,这些人希望成为下一个被测序者,因为“如果你有了自己的基因图谱,就可以知道自己和疾病之间的关系”。
    虽然“基因捐赠也要进行筛选,以更充分地体现中国人的特征”,但是叶葭坦言善款筹集也将是研究经费很重要的一个来源,因为研究院本身是一个非盈利组织,需要社会力量的支持。
    “用的测序仪是进口的,”叶葭承认,“但是学会用机器也是很重要的环节,而且我们在数据分析和下游软件的开发上做了大量的工作。”因为第一阶段的“炎黄一号”在技术摸索和自主软件开发上花费了很多资金,而下一份个人全基因组测序的费用就可能降低些,在1000万元左右。
    利用这些图谱,就可以“全面筛选中国(东亚)人种特异性的疾病基因,为后期基因预测、预防医学研究作好铺垫。预计在5到10年内,技术会有进一步突破(1000美元/人基因组);到那时我们的这张图谱会更加精确,商业前景也更加广泛。”——深圳华大基因研究院的网页上这样写道。

  一千美元基因组

    “一千美元基因组”也是全球遗传学界的梦想。1990年,科学家们启动了“人类基因组计划(HGP)”,也就是要把基因组里的遗传密码翻译出来,并传播共享,当时科学家们打算花15年时间,用30亿美元的资金来做这件事。结果这项计划在2003年提前完成,并使测序和分析技术得到了很大的发展。
    当时,“人类基因组计划”所测序的是由5个人混合的基因,但是人与人之间的基因组序列都不太一样,个体间存在0.1%的差别,正是这些差别决定了每个人生理上的独特之处,决定了每个人对疾病和药物的反应不同,因此,要实现个性化医疗,势必需要测“个人基因组”。
    几十家公司和学术机构正在致力于降低测序费用。第一个真正实现个人基因组测序的是詹姆斯·沃森(JamesWatson),他是DNA双螺旋结构的发现者之一(也因此而曾获得诺贝尔生理或医学奖),也是人类基因组计划的领导者之一。这项工作由“454生命科学公司”于2007年5月完成,总共只用了两年时间,花费不到100万美元。这也是目前能实现的个人基因组测序的最廉价记录。沃森的个人基因组图谱在美国国家卫生研究院的网站上公开发表,供全世界查看。私营公司塞里拉基因组学公司的创建者克雷格·文特尔(Craig Venter)在9月初公布了他的个人基因组序列,“炎黄一号”则是世界上第三份个人全基因组图谱。“十年之内,廉价快速的DNA测序新技术,将获得突破性进展,并广为人们所接受。”在2006年初的《科学美国人》上 , 乔治·丘奇(George Church)写道。丘奇是哈佛医学院的遗传学教授,也是“人类基因组计划”的发起人之一,他认为“如果实现了低成本测序,将意味着个人也能负担DNA测序的费用,能将自己完整的基因组序列以光盘的形式储存起来,供医生诊断时参考,让大家认为这一生一次的支出很值得。廉价测序技术还能扩大有能力进行基因组研究的研究队伍,提供给研究者更多的基因组,帮助他们理解疾病和健康个体之间的差异,使测序信息更具意义”。
 
  跨入新时代的门槛

    与此同时,“使测序信息更具意义”的工作也正在加紧进行中。10月17日,《自然》杂志刊发了两篇论文,宣布国际人类基因组单体型图研究项目联合体已经完成人类基因组单体型图(HapMap)的第二代版本。HapMap是对单核苷酸多态性(SNP)的深入研究,SNP是指对不同个体的基因组进行比较,从中找出DNA的基本组成单元——单核苷酸之间的碱基差别。正是这些SNP形成了个体之间0.1%的基因组差异,并由此决定了个体差异。
    “HapMap正是要找出差异的规律,了解在群体水平上的个体差异。它不是针对某几个基因,而是一个非常笼统的东西。”曾长青解释道。曾是中国科学院北京基因组研究所的教授,参与过单体型图“中国卷”的工作。在第一代的基础上,第二代HapMap额外研究了210万个SNP,令总的SNP达到310万个。
    曾长青将单体型图比喻为一个巨大的遗传用表,“我就是一个造表的,”她解释说,“有些人研究心脏病,有些人研究糖尿病,而这个表就提供了一个检索功能,让这些人各取所需。”
    曾长青认为,“个体基因组是个好东西,但是,现在太贵了,虽然华大现在能用2000万元测一个全基因组,但还需要更大的突破”,而单体型图是这个过渡阶段的方案,在对疾病的研究上,“单体型图非常有用”,它能“在全基因组水平上解释个体差异”。
    但是事实上,“个体基因组时代已经开始了,虽然开始不等于普及”,曾长青觉得,自从第一个个人基因组图谱出现,就意味着我们已经跨入了个体基因时代的门槛。

  
  【南方周末】本文网址:http://www.infzm.com/content/6824


 
   
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