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我们身上流淌着哪些远古人类的基因?

本帖由 漂亮的石头2022-05-25 发布。版面名称:知乎日报

  1. 漂亮的石头

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    [​IMG] 韩白鲤,会挽雕弓 | 人类星河 阅读原文

    目前来看,共有 3 种远古人类和现代人祖先曾经发生过混血,在我们体内留下了基因烙印。

    其中有大家熟悉的尼安德特人(Neanderthals),以及他的姊妹丹尼索瓦人(Denisovans),还有 1 种则来自更远古的人类——神秘古人类(Archaic Homo,「ghost」

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    3 种古人类与现代人(Modern humans)混血的情况,注意箭头的位置、方向及时间 | GRAPHIC: VERNOT ET AL./SCIENCE, ADAPTED BY V. ALTOUNIN/SCIENCE; DATA: A. ROGERS AND S. SANKARARAMAN

    尼安德特人、丹尼索瓦人与现代人的混血证据比较直接,来自古 DNA 测序。

    但目前无法从更远古的人类祖先身上提取完整基因组——在热带或亚热带环境里,DNA 降解非常快速。

    因此,人类遗传学家发明了统计学工具,以此在现代人体内发现异常古老的 DNA。

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    尼安德特人

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    物种档案:生存于约 4-40 万年前,分布定居在欧亚大陆。拥有健壮的体格和粗短的四肢,平均身高约 165 厘米(男性)和 153 厘米(女性),脑容量平均约为 1600ml(男性) 和 1300ml(女性),比现代人略大一些。

    混血年代:与现代人祖先在约 4.7-6.5 万年前发生混血。

    混血地点:欧亚大陆。

    混血比例:

    2010 年,在对克罗地亚 Vindija 的 3 个尼安德特人进行基因组测序后,Green 等人估计非洲以外现代人体内尼安德特人的基因比例为 1-4%。

    2013 年,Prüfer 等人估计混血比例为 1.5-2.1%,2017 年,又将该比例修正为 1.8-2.6%(大洋洲以外非非洲人)。

    值得一提的是,长久以来,大家都认为非洲人体内没有尼安德特人基因,在上面的表述中,我也用了「非洲以外现代人」、「非非洲人」的说法。

    2020 年,Chen 等人发现非洲人体内有 17 兆尼安德特人碱基,混血比例约 0.3%,可能是由于现代人祖先与尼安德特人在欧洲混血后,回迁至非洲造成的,毕竟尼安德特人从来没有在非洲生活过。

    有意思的是,东亚人携带的尼安德特人基因 (2.3-2.6%) 比欧亚大陆西部( 1.8-2.4%)的人更多,话说欧亚大陆作为尼安德特人的大本营,出现这种情况确实出乎意料!有时间再来交流这个问题。

    基因影响:

    在欧亚大陆,尼安德特人为现代人提供了部分有利遗传变异,提升了现代人对环境的适应性。

    现代人基因组中含有大量源自尼安德特人的能影响角蛋白合成的基因, 这种基因对皮肤和毛发产生的积极作用, 能帮助现代人较快地适应欧亚大陆较冷的环境。

    在东亚人的染色体 HYAL 区域中发现尼安德特人基因渗入,其中一些基因与紫外线适应有关。

    免疫系统的 HLA-A*02、A*26/*66、B*07、B*51、C*07:02 和 C*16:02 是由尼安德特人贡献给现代人类的。现代人类迁出非洲后,与古人类相遇并杂交,有利于现代人类快速恢复 HLA 多样性,获得更适应当地病原体的新 HLA 变体。

    当然,尼安德特人留给我们的并非都是「好基因」。

    当今现代人基因组中与功能相关的基因区域附近普遍缺乏古老型人类的基因渗入, 这可能是受到自然选择的结果, 也可能是来自于古老型人类的与功能相关基因对个体的存活率造成了影响, 使之易遭受到负向的自然选择而被淘汰。

    来自尼安德特人的基因可能使现代人更加容易患上糖尿病、肝硬化、红斑狼疮、局限性肠炎等疾病。

    位于 3 号染色体上的一段基因序列与 Covid-19(新冠)患者呼吸停止的风险增加有关。该序列在南亚的发现频率约为 30%,在欧洲的发现频率约为 8%,可能是通过最近与尼安德特人的接触而获得的。

    丹尼索瓦人

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    物种档案:目前仅通过古 DNA 确定的神秘古人类,化石材料稀少,仅有丹尼索瓦洞(俄罗斯)发现的部分化石,以及白石崖洞(中国)发现的下颌骨化石。他们是尼安德特人的姊妹种群,分布于欧亚大陆及东南亚。DNA 证据表明,他们有深色皮肤、眼睛和头发。

    混血年代:与现代人祖先在约 4.4-5.4 万年前发生混血。

    混血地点:亚洲、东南亚。

    混血比例:

    2011 年,Reich 等人发现,丹尼索瓦人基因渗入比例最高的是大洋洲人群,其次是东南亚人群,而在东亚人群中则没有发现混血。在东南亚东部和大洋洲人群(澳大利亚土著、波利尼西亚人、斐济人等)中存在重要的丹尼索瓦人基因。

    丹尼索瓦人的基因流动发生在菲律宾原住民、澳大利亚原住民和新几内亚人的共同祖先身上。新几内亚人和澳大利亚人的丹尼索瓦人基因比例相近,这表明至少在 4.4 万年前,他们的共同祖先进入萨胡尔之前就与丹尼索瓦人发生了混血。

    2021 年,Larena 等人针对 118 个菲律宾族群的研究发现,丹尼索瓦人与菲律宾黑人(Philippine Negritos)存在独立混血事件,特别是 Ayta Magbukon 族群丹尼索瓦基因比例高达 5%,甚至比澳大利亚人和巴布亚人高 30-40%。

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    菲律宾的 Ayta Magbukon 族群 | 图源图源 Gerhard Joren

    基因影响:

    丹尼索瓦人给我们现代人留下最熟悉的基因应该就是EPAS1 基因

    西藏人体内存在 EGLN1 和 EPAS1 基因变异,这些变异与血红蛋白浓度及人体对缺氧的反应有关,可以使西藏人更适应高海拔地区生活,因此受到了强烈的自然选择。

    EPAS1 基因可编码能够刺激产生红血球和提高血液中血红蛋白含量的转录因子 HIF2α。这种因子与人群的高海拔适应性密切相关,能促使呼吸频率更高,也能更有效地合成一氧化氮以扩张血管内径。

    生活在格陵兰岛的因纽特人含有的 WARS2 和 TBX15 基因与身体脂肪分布有关,可帮助他们适应寒冷的气候,这个基因与丹尼索瓦人基因组中的相应序列密切相关。

    丹尼索瓦基因可能赋予对 SARS-CoV-2 的 G614 突变一定程度的免疫力。

    幽灵血系

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    物种档案:不详,或许是晚期直立人、海德堡人或近亲。

    混血年代:与现代人祖先约 12 万年前发生混血。

    混血比例:

    2020 年,Sriram Sankararaman 等人发现,4 个西非种群的 2-19% 的 DNA 可能来自一种未知的远古人类,该远古人类进化序列在 36-102 万年前,与现代人和尼安德特人的共同祖先分离。

    这种远古人类可能是晚期直立人、海德堡人或近亲。现代基因组显示,在过去 12.4 万年的某个时候,这个古老群体中的一个或多个晚期幸存成员与非洲人的祖先相遇并发生混血。

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    来自神秘祖先的基因渗入,其中 W Afr, WestAfricans,西非; Eur, European,欧洲; N, Neanderthal,尼安德特人; D, Denisovan,丹尼索瓦人; UA, unknown archaic,未知古人类 | 图源文献

    现在我们再回过头来看开篇的那张图。

    基因的流动不仅从远古人类到现代人,丹尼索瓦人与尼安德特人之间,甚至现代人到尼安德特人,都留下了基因的印记。

    不同颜色的箭头像画笔一样,在基因草图上描绘出我们祖先与远古人类纷繁的史前故事。

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    在和我们祖先的进化序列分开以后。

    约 40 万年前,尼安德特人出现在伊比利亚半岛。

    他们有着健壮的身躯,住在石洞之中,捕食野鸭子和贻贝,闲暇时也在洞壁上绘制奇怪的图案。

    他们的族群规模很小,却分散在遥远的地方,有时需要长途迁徙。

    与此同时,他们的姊妹丹尼索瓦人,孤独地漫步在西伯利亚的原野上。

    她们路过高耸的青藏高原,也穿越过东南亚的密林。

    约 30 万前,耀眼的曙光出现在非洲大陆。

    不知道为何,我们祖先在非洲徘徊了很久很久。

    直到 12 万年前,才第一次走出了非洲,然而这是次没有结果的空白。

    约 6 万年前,祖先第二次走出非洲。

    终于,跨越数十万年的时空。

    我们又再次交汇。


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