我和祖先之间不仅隔着遗传密码，还有基因激活与沉默

时间：2021-04-28 00:00:00 来源：网络整理

基因组本身就像一个没有厨师的菜谱——充满了重要的信息，但需要解释。所以，即使我们已经对我们最近的灭绝亲戚——尼安德特人和丹尼索瓦人——的基因组进行了测序，关于我们的基因组差异如何导致身体特征的差异，仍然有许多未知。

斯坦福大学生物学博士后David Gokhman说:“当我们研究古代基因组时，我们没有现代个体样本中通常具有的所有层次和标记，这些层次和标记帮助我们解释基因组中的调控，比如RNA或细胞结构。”

他说:“我们只有一个裸露的DNA序列，我们所能做的就是盯着它看，希望有一天我们能够理解它的含义。”

在这种希望的推动下，斯坦福大学和加州大学旧金山分校(UCSF)的一个研究小组设计了一种新方法，从古人类基因组中获取更多信息，从而可能揭示我们和古人类基因组差异的生理后果。

他们的工作于4月22日发表在eLife杂志上，重点研究了与基因表达相关的序列——基因被激活或沉默的过程，这决定了DNA指令何时、如何以及在何处被执行。基因表达往往是决定密切相关群体之间身体差异的遗传细节。

从14042个现代人独有的基因变异开始，研究人员发现，其中有407个基因变异导致了现代人和古人类之间的基因表达差异。在进一步的分析中，他们认为这些差异更可能与声道和小脑有关，小脑是大脑接收感觉信息并控制自主运动的部分，包括行走、协调、平衡和说话。

文理学院米歇尔和凯文·道格拉斯教授Dmitri petrov与加州大学旧金山分校（UCSF）生物工程教授戈Gokhman和Nadav Ahituv共同撰写了这篇论文，他说：“从我们掌握的信息来看，你能打一个类似‘我相信语音信箱可以进化到现在电话的样子’，这太不可思议了，这些预测几乎都是科幻小说。如果五年前，有人告诉我这是可能的，我可不会在语音信箱上花太多钱了。”

通往现代人类的道路

由于要检测的变异数量如此之多，研究人员依靠一种名为“大规模并行报告分析”的技术来检测哪些序列真正影响基因调控。他们的这种技术是由Ahituv开发的，涉及到将DNA序列变体包装成病毒内部的“报告基因”。然后将病毒放入细胞中。如果这种变异影响了基因表达，报告基因就会产生一种条形码分子来识别它来自的DNA序列。这种条形码可以让研究人员一次扫描出大量变体的产品。

从本质上讲，整个过程模拟了每个变体在现实生活中如何在细胞中发挥作用的简化版本，并报告了结果。

Lana Harshman是加州大学旧金山分校的一名研究生，也是这篇论文的共同第一作者，她用该团队的变异包感染了三种类型的细胞。这些细胞与大脑、骨骼和早期发育有关——这些是最有可能揭示我们和我们最近的祖先之间进化差异的主题。Carly Weiss是佩特洛夫实验室的博士后学者，也是这篇论文的主要作者之一，她分析了这些实验的结果。

研究人员总共发现了407个代表现代人与我们的祖先相比表达变化的序列。在这一列表中，影响小脑的基因和影响喉部、咽、喉和声带的基因似乎占了过多的比例。

Gokhman说:“这可能表明这些器官在某种程度上快速进化，或者某种特定于现代人类的进化路径。”下一步，他补充说，将试图更多地了解这些序列，以及它们在现代人类进化中扮演的角色。

petrov说，即使存在这些未知因素，这项技术本身就是进化研究的重大进步。

“这超出了尼安德特人和丹尼索瓦人骨骼的DNA排序。这开始让这些分歧有了意义。这是一个重要的概念步骤，从仅仅是序列——没有组织，没有细胞——到生物信息，将使许多未来的研究成为可能。”

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