古人类基因 | 往事越千年,疾病现人间?

“2022年诺贝尔生理学或医学奖”获奖名单揭晓,瑞典科学家斯万特·帕博(Svante Pääbo)获得该奖项,以表彰他对已灭绝人种的基因组和人类进化的发现。斯万特·帕博将独享1000万瑞典克朗奖金(约合641万人民币)。了解古人类的基因组帮助我们认识现代人的疾病易感性的来源,一个具体的例子是研究者从尼安德特人的基因组信息中,证实了现代人的新冠易感性,可能来源于古人类。

 

通过尼安德特人的DNA基因组图谱与现代人类基因组图谱的对照分析,有99.7%的DNA是相同的。直到今天,现代人身上仍然留下了尼安德特人的DNA痕迹——许多欧洲人和亚洲人的尼安德特人DNA含量在1%至4%之间。

由于斯万特·帕博的发现,我们得以了解,来自我们已灭绝的近亲物种的古基因序列,影响了当今人类的生理机能。了解古人类的基因组帮助我们认识现代人的疾病易感性的来源,比如2型糖尿病等至关重要。

 

2020年11月,《自然》期刊发表了帕博团队的研究成果显示,“新冠病毒感染后的呼吸衰竭风险与人类3号染色体上的一段基因簇相关,研究显示这段风险基因遗传自尼安德特人,约50%的南亚人、约16%的欧洲人携带该基因。”研究者从尼安德特人的基因组信息中发现了新冠肺炎的易感单倍型,证实了现代人的新冠易感性,可能来源于古人类,特别是北欧的人类。

 

此外,近年来的研究表明丹尼索瓦人的若干基因赋予人类在高海拔地区生存的优势,在当今的青藏高原人群中很常见。我们与远古自直立人在语言功能相关的基因FOXP2上具有不同的遗传变异,反向研究或将推进语言障碍、认知、精神表型、智力的相关研究等等。

 

不要认为已经灭绝的人种和我们没有关联。他们的基因留在了现代人体内,现代人的疾病表型,对传染病的应对都与古老的基因相关,有些可能增加患病风险、有些可能有利于健康。因此,对于古老基因的理解,不仅有考古学上的意义,也有很大的现实意义。
为什么藏族汉族有着同一起源,却在高原适应上的能力差异巨大时,研究人员发现了一个跟藏族人高原适应相关的核心基因。藏族基因组中的这个基因很可能来自丹尼索瓦人。

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的研究人员对中国东北地区松嫩平原距今33000年前到距今3400年前的25个早期人类的古基因组样本展开了分析,系统绘制出东亚人群四万年来的群体动态演化图谱。研究人员发现,有一个遗传变异体EDAR V370A在末次盛冰期快结束或之后不久的时间里频率升高。这个遗传变异属于亚洲人特有,毛发较粗、汗腺更多和铲形门齿的特征都与此有关。

在研究中,帕博有两项重大研究成果——为现代人已灭绝的近亲尼安德特人的基因组测序,发现了一种以前不为人知的古人类丹尼索瓦人。更重要的是 ,帕博还发现,在大约7万年前人类离开非洲后,基因从这些现已灭绝的原始人类身上转移到了智人身上。这种古老的基因流动在今天仍与人类存在生理上的关联,例如影响我们的免疫系统对感染的反应。

 

帕博创建了“古基因组学”,这一学科也在迅速发展,从不同地理位置和不同时期发现的古代人类标本中能获得更加丰富的基因组数据。结合科研领域对古代DNA降解的深入了解、高通量DNA测序技术和强大的计算资源,在古代基因组中检索现代人类基因组成为现实。

 

当前,古人类样本的稀缺性限制了基因组序列的可用性,帕博及其团队表明,可以从早更新世(第四纪冰川更新世的第一个时期)沉积物中进行基因回收,以研究古人类的灭绝时间、地理分布及种群动态。

 

研究古人类的基因是从源头思考问题,如果想要了解各种疾病背后的发病机制,只有通过对基因学、遗传学的深入了解,才能有的放矢地进行控制。

 

长期来看,基因检测的技术升级、设备改造、学科设置、产业布局和人才培养等方面有很大概率会借着这个契机发力。目前测序行业对于帕博的获奖也表现出极大热情,不少业内人士说这是有史以来离基因组测序最近的一个诺贝尔奖。
延伸拓展:
冰川时期对古人类来说无疑是灾难,采集果实和狩猎技巧都无用,不计其数人类被饿死,冻死。这个过程中机体也做着相应的调整,排尿频繁,体内水的含量降低,胰岛素供应减缓,血糖升高,并且脂肪转化为热量对抗饥饿和寒冷。
农耕时期到来,但全球气温骤降,导致大量的动植物灭亡,古人类食不果腹便开始自己种粮,农耕技术却不发达,播种需要花费大量的精力,且收成不足,所以依然需要大量的能量,所以可以了解人体的升糖激素很多,而降糖的激素一个够了。
然而现代社会,发展迅速,基因还没有适应高水平的生活质量,和慢慢远离的体力劳动,体内堆积了大量脂肪转换成血糖,热量无法消耗,胰岛素自然分泌不足,所以现在不怕饥饿就怕太饱。
一切的存在都是有道理的,现在人类被糖尿病困扰,但是如果不是糖尿病,怕是人类挨不过那样的灾难。但如今面对高发的糖尿病,我们就必须早防早筛早治。