我们身上流淌着哪些远古人类的基因？

2022-06-08 10:05:38 来源：科普中国

人属是灵长目人科的一属，现存的智人，也就是我们人类，是这个属唯一幸存的物种。从最初的南方古猿到现代智人，中间出现了许多过渡物种。不得不提到是三个物种，丹尼索瓦人，尼安德特人和古现代人（智人）。

丹尼索瓦人、尼安德特人和智人在进化上联系最为紧密，数据表明现代人的祖先智人，曾在很长时间内与丹尼索瓦人、尼安德特人在同一片大陆上一起生活。

这三个亚种的人，都曾在远古时代繁盛，并且彼此之间联系密切。然而，最终只有智人成功活了下来，进化成现在的人类。越来越多的证据表明，现代人的基因组中仍然留存着许多尼安德特人和丹尼索瓦人的基因。这一切都要归功于近年来考古学和现代分子生物学测序的发展，为研究人员提供了三个古人种的相对丰富基因组信息。尼安德特人和现代人类一样甚至有完整的全基因组信息。从这些基因组的比对信息中，我们可以看到已经灭绝的尼安德特人、丹尼索瓦人与现代人之间密切的联系。

Part.1

混乱的种群融合——现代人类竟是杂合群种？

在科学家描绘的人类进化史中，非洲智人（现代人的先祖）在走出非洲以后，遇到了生活在古欧洲的尼安德特人。随后两个种群发生了混乱的（种）群居生活，形成了过渡种群。但由于尼安德特人在遗传上的劣势，最终灭绝了。同年《自然》杂志的一篇文章，发表了尼安德特人的全基因组信息。基因比较分析发现，非洲以外的大多数现代人（包括欧洲、亚洲、美洲及大洋洲人）的基因有至少1至4%源自尼安德特人，而撒哈拉沙漠以南的非洲现代人则没有这些基因。

丹尼索瓦人大约有3%-6%（0.2%存在于亚洲人基因组）的基因最终留存在现代人类基因组中，而尼安德特人则有约1.5%-2.1%。（图片来源：参考文献[1]）

在欧洲，也确实发现了不少古代人种，其遗传信息与尼安德特人有不同程度的相似，相似对最高的可能有8%，少的可能只有1%。同样地，在已经灭绝的尼安德特人体内，也发现了浓度在1%-7%的古现代人的基因。这些数据来源于2016年阿尔泰山脉的一处尼安德特人洞穴，距今约10万年。

Part.2

遗传病的阴霾——尼安德特人的基因遗产

2016年《科学》杂志上的一篇文章（参考文献[2]）细致分析了现代人中含有的尼安德特人基因。这些基因包括但不限于影响抑郁症、情绪、肥胖、皮肤损伤、对烟草的偏好等基因。

比如，SLC35F3基因编码维生素B1运载体，研究表明SLC35F3基因是高血压致病和血压升高的潜在基因之一。STMI1基因编码Ca2+离子感受蛋白。可能与早期造血，免疫缺陷，外胚层发育和管状聚合肌病缺陷相关联。SLC6A11基因编码的蛋白则用于运输重要的神经递质GABA。这与人类的情绪控制等息息相关。还有一个控制皮肤表皮细胞发育的基因，可调节角质细胞的发育。这个基因能帮助皮肤适应不同的气候特点和紫外线照射。

尼安德特人艺术图

Part.3

丹尼索瓦人——人类基因的另一支源头

丹尼索瓦人和尼安德特人之间的关系更为密切。在2018年，研究人员发现一个古人类幼儿的头盖骨，基因测序发现，她是一位女孩，一半基因属于丹尼索瓦人（父亲），一半属于尼安德特人（母亲）。不知道这位女孩是不是最早的混血儿。

丹尼索瓦人的基因也存在于现代人基因组中。巴布亚新几内亚的现代美拉尼西亚人中有約5%基因与丹尼索瓦人相同，可能是美拉尼西亚人的祖先在亚洲东南部与丹尼索瓦人相遇并通婚，然后美拉尼西亚人的祖先来到巴布亚新几内亚。2014年发表在《自然》杂志的文章（参考文献[3]）发现藏人和夏尔巴人的高海拔基因源自丹尼索瓦人。一个国际团队测序了40名藏人和40名汉人的EPAS1基因，藏人和汉人的祖先在大约2750年到5500年前分离。他们发现，EPAS1的一个不同片段在其他人类身上无法找到。他们随后比较了已灭绝人类近亲尼安德特人和丹尼索瓦人的DNA序列，确认基因是源自丹尼索瓦人。

EPAS1所表达的蛋白是一个转录因子的组成部分，该转录因子介导一些受氧气调控基因的表达，特别是低氧（缺氧）环境下。该蛋白包含一个碱性螺旋-环-螺旋蛋白二聚化结构域，此结构域也常见于其它氧应激相关信号通路蛋白。EPAS1涉及胚胎心脏（英语：embryonic heart）的发育，并在脐带的血管壁内皮细胞中表达。EPAS1维持儿茶酚胺类物质在胚胎早期发育中的稳定，以防止心脏衰竭。

夏尔巴人

最后，说一些尼安德特人的八卦，或者说古人类的八卦，来进一步补充为何人类基因组中留存那么多别的人种的基因，以及尼安德特人为啥会灭绝。

曾有一些脑洞清奇的研究人员，对尼安德特人牙齿化石的牙菌斑进行测序，结果发现同一洞穴的尼安德特人甚至同期的一些牙齿化石上的牙菌斑都差不多，即微生物构成差不多。不难得出的结论就是，他们保持着亲吻的习惯。而另一处洞穴中发现的尼安德特人的骨骼化石，很多都存在畸形，很大概率是由于近亲结婚（说结婚好像不大对，反正就那个意思吧）导致的畸形儿。研究人员于是推测，尼安德特人的灭绝与自身无节制的乱交，以及近亲结婚导致畸形儿出现概率极高不无关系。

生物学上有个词叫杂种优势。在可猜想的范围内，非洲智人、尼安德特人、丹尼索瓦人或者同期的其他人种都有乱交的可能，而最终生活下来的可能就是这些乱交之后产生的杂合群种。

最后的最后，为了全人类着想，不要近亲结婚。

参考文献:

[1] K Prüfer, F Racimo, Patterson, N. , F Jay, & Pbo, S. . (2013). The complete genome sequence of a Neanderthal from the altai mountains. Nature, 505(7481), 43-49.

[2] Simonti, C. N. , Vernot, B. , Bastarache, L. , Bottinger, E. , Carrell, D. S. , & Chisholm, R. L. , et al. (2011). The phenotypic legacy of admixture between modern humans and neandertals. Science, 351(6274), 737. [3] Huerta-Sánchez, E., Jin, X., Asan, Bianba, Z., Peter, B. M., Vinckenbosch, N., … Nielsen, R. (2014). Altitude adaptation in Tibetans caused by introgression of Denisovan-like DNA. Nature, 512(7513), 194–197.

[3] https://doi.org/10.1073/pnas.2020803118.

[4] https://www.bbc.com/future/article/20210112-heres-what-sex-with-neanderthals-was-like.

出品：中国科普博览x知乎

作者：漆黑的师兄（知乎生物学优秀答主）

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关键词：尼安德特人参考文献研究人员