现代人从尼安德特人那里继承了哪些基因?

张家小智儿


自20世纪90年代早期的考古发展研究以来,人们一直在研究尼安德特人与解剖学上现代人之间可能的杂交问题。但具体出非洲的现代人继承了的哪些尼安德特基因很难找到完整的资料,这里整理了一些。


尼安德特人与解剖学上的现代人杂交的证据首次发表于2010年5月,尼安德特人遗传的遗传物质的比例约为1%至4%。据推测,现代人类体内延续着大约20%的尼安德特人DNA(是分散在不同的人群当中的),这些DNA当中的基因主要在现代人的皮肤、毛发和疾病等相关方面表达。来自尼安德特人的适应性基因渗入靶向与角蛋白丝、糖代谢、肌肉收缩、体脂分布、牙釉质厚度、卵母细胞减数分裂以及大脑大小和功能有关的基因群。

参与制造角蛋白(皮肤、头发和指甲中发现的蛋白质)的现代人类基因具有特别高水平的尼安德特人DNA。研究人员在东亚人的染色体3p21.31区域(HYAL区域)内发现了18个基因存在尼安德特人基因的渗入,其中几个与紫外线适应有关。大约66%的东亚人体内包含有尼安德特人的皮肤基因,而70%的欧洲人拥有影响肤色的尼安德特人基因。

POU2F3基因在约66%的东亚人中被发现,而影响皮肤颜色以及其他特征的尼安德特版本的BNC2基因,在大约70%的欧洲人群中发现。这表明这些基因对现代人类的皮肤和头发进行了形态学适应,并得到正向选择,以应对非洲之外的环境。这同样适用于涉及临床医学相关表型的几种基因,例如影响系统性红斑狼疮,原发性胆汁性肝硬化,克罗恩病,视盘大小,吸烟行为,白细胞介素18水平和2型糖尿病的那些基因。

在尼安德特人中与红发相关的MC1R基因的遗传变异在现代人类中尚未发现,因此,红头发可能是进化趋同的一个例子。

在免疫系统中,基因渗入的变体对免疫基因的多样性有很大贡献,其中密集的基因渗入等位基因表明了某种强烈的正向选择。研究发现,免疫系统的HLA-A*02,A*26/*66,B*07,B*51,C*07:02和C*16:02型是来自尼安德特人的,这对于现代人类速恢复HLA多样性并获得更适合当地病原体的新HLA变体是非常有利的。此外,尼安德特人等位基因还影响免疫基因OAS1/2/3和TLR1/6/10的表达,这种影响视细胞类型不同而异并受环境刺激的影响。

而学者们更得出结论:东亚裔(比欧洲裔)个体基因组中尼安德特人特异性DNA的数量相对较多。尼安德特人的基因在亚洲人群中主要聚集在与免疫和造血途径相关的功能组中,而欧洲人则聚集在与脂质分解代谢过程相关的功能组。


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目前已经有多个尼安德特人基因组完成测序,科学家将现代人基因组与尼安德特人基因组进行比较,发现如今居住在非洲以外地区的人基因组中大约有1%到4%的基因来自尼安德特人,影响着现代人的皮肤、头发和疾病等等。

皮肤生物学

来自尼安德特人的BNC2基因变异会增加晒伤和皮肤癌的易感性,在欧洲人中高达66%是这种情况,除了增加晒伤的风险,BNC2基因变异还会导致角化病引起的皮肤损伤。好处是BNC2基因可以使肤色变浅,增强在低日照条件下合成维生素D的能力。

免疫系统增强

现代人类有多个与免疫系统有关的基因来自尼安德特人,这些基因的持续存在表明它们对病原感染是有益的和有保护作用的。遗传自尼安德特人的OAS1、OAS2和OAS3基因增加抗病毒基因的活性,有助于人类克服传染病。另一种遗传基因突变称为TLR1/6/10单倍型,这种变异在东亚比例最高,对幽门螺杆菌和胃溃疡有抵抗力,但是携带这种变异的人也更容易过敏。

2018年10月发表在《cell》的一项新研究中,科学家们发现现代人从尼安德特人那里继承的152个基因是针对防御RNA病毒的,可与HIV、甲型流感和丙型肝炎等所有类型的RNA病毒相互作用,这些基因帮助智人祖先抵御离开非洲后遇到的远古RNA病毒。

夜猫子模式

ASB1和EXOC6基因变异来自尼安德特人,这两个基因突变与喜欢熬夜和白天瞌睡有关。基因突变比例与离赤道的距离成正比,北纬地区的昼长变化较大影响昼夜节律。ASB1和EXOC6基因变异可能会给生活在北方的人类带来好处,北方冬天的白天周期较短。白天光线通过眼睛被检测到,并传输到视交叉上核,抑制白天褪黑激素的产生。当光线变暗时,夜猫子的褪黑素分泌会延迟,从而推迟睡眠周期。

抑郁倾向和尼古丁上瘾

同样的夜猫子基因也与慢性抑郁症有关,生活在北纬地区的人中,缺乏阳光也是导致抑郁症的一个原因,而且随着离赤道越远,患病率增加。此外尼安德特人CDH6等位基因导致缺乏热情和冷漠感增加,同时更容易对烟草等尼古丁物质成瘾。尼安德特人SLC6A11基因变异同样增加了成瘾的可能性,是吸烟的一个预测因子。

凝血和静脉血栓功能

在欧洲人群中,大约6.5%的人有尼安德特人的SELP基因突变,该基因编码能促进将细胞和血小板粘附到伤口和发炎的血管上的蛋白质,使血液凝结更多,可以更快地封闭伤口,把病原体或细菌挡在外面。但坏处是该基因可导致高凝,增加中风、妊娠并发症和肺栓塞的风险。另一个尼安德特人rs3917862等位基因是编码凝血因子V蛋白,这种突变是欧洲人最常见的血栓原因。

维生素B1吸收

尼安德特人的饮食中蛋白质含量高,碳水化合物含量低,维生素B1主要存在于牛肉、肝脏、鸡蛋和其他富含蛋白质的食物中。因为饮食中富含维生素B1,尼安德特人的SLC35F3等位基因编码的硫胺转运蛋白活性降低,对于那些饮食中含有大量精制碳水化合物而维生素B1摄入少的人来说,具有这种突变的人类可能会面临这种营养不足的风险,导致脚气病。维生素B1摄缺乏同样可导致自主神经功能障碍,腿部肿胀、呕吐和心力衰竭等等。


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尼安德特人虽然已经灭绝了,但是从某种角度上看又没有灭绝,因为他们就住在我们的身体里。研究证明,在非洲之外的人类群体中有1%至4%的基因来自尼安德特人,我们每一个中国人的体内都有尼安德特人的基因。

图注:尼安德特人(左)与智人(右),图片来自网络


我们的体内怎么会有尼安德特人的基因呢?因为我们的祖先曾经与尼安德特人发生了基因交流?什么是基因交流,说白了就是啪啪啪之后生下了共同的后代,而且后代长大了继续繁衍后代。

图注:尼安德特人与智人的基因交流,图片来自网络


我们体内既然有尼安德特人的基因,这些基因给我们带来了什么呢?相关的研究很多,其中有两篇重要的论文发表在著名的《自然》和《科学》杂志上,论文中证明我们人类的许多疾病都来自于尼安德特人。都有什么疾病呢?简单说说:

抑郁症、过敏、皮肤损伤、血栓、尼古丁成瘾、营养失衡、尿失禁、膀胱疼痛、尿道功能失常、二型糖尿病、克罗恩病、狼疮、胆汁性肝硬化等等。


看到这么长的一串疾病名称,是不是恨我们的祖先不应该为了图一时之爽给我们带来了这么多的健康问题,同时也确定尼安德特人就是一种疾病缠身,存在严重基因缺陷的物种,难怪他们会灭绝呢。

其实我们不应该责怪祖先或是尼安德特人,因为他们留在我们身体之内的基因曾经帮助我们在恶劣的环境中生存。比如形成血栓的基因,作用是在遭受创伤的时候凝血的,毕竟在史前时代,受伤是家常便饭。现代社会,我们受伤的几率大大降低,强大的凝血能力变成了血栓,成为夺命的恶魔!

图注:面对皮肤外伤,尼安德特人的复原能力更强,图片来自网络


其实不仅是尼安德特人带给我们的疾病,我们今天面临的许多疾病都是因为人类社会发展而出现的,我们曾经强大的免疫能力在今天的公共卫生系统之下不断下降,我们基因中能够在自然环境中生存的部分在人类社会中却成了疾病的根源,看来我们的基因跟不上文明和社会的发展的速度。在未来,我们或许真的能够通过基因编辑来复原基因带来的各种疾病和健康问题。



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