现代人类,从技术上讲,一个年轻的物种。目前的证据显示,我们从东非出现大约200000年前。虽然这看似很长一段时间在人类寿命的背景下,如果你考虑到第一个人估计大约从黑猩猩谱系分化600万年前,我们很崭新。

在我们面前,古老的人类在地球,包括尼安德特人我们的近亲——尼安德特人。尼安德特人灭绝之前,他们同居地球与我们的祖先在一段时间内,仍然有些难以捉摸的确切时间;然而,它肯定是发生杂交的足够的时间。

我们的祖先与尼安德特人繁殖的结果是,我们现在的人类拥有古老的基因突变已灭绝的物种。这些信息有效地编写和存储在我们的基因组了数千年,但直到最近,我们开发了工具来阅读,分析和解释。1997年,瑞典的遗传学家Svante Paabo成为第一个个人提取和序列从尼安德特人的线粒体DNA样本。自1997年以来,与进行DNA分析相关的成本和复杂性大大降低,越来越多的研究小组正在探索“古代”样本。从这些研究中,科学家可以推断出从尼安德特人变异如何影响当今人类的表型。从最近的研究我们学到了什么?

尼安德特人的基因变体增加生育能力

孕酮是一种属于甾类激素孕激素的家庭。从卵巢释放,在月经中起着核心作用,怀孕时,性欲和胚胎发生。体内的激素诱导产生影响,必须绑定到其受体蛋白质编码的PGR基因位于染色体11。这种受体在子宫内膜中丰度高,和绑定的孕激素导致的分子级联事件,帮助准备和维持妊娠的子宫。蛋白质是受基因突变可以改变他们的结构和功能。孕激素受体的一种变体,携带一个错义替换来自尼安德特人。最古老的现代人类——被称为V66OL携带这个变体是一个40000岁的女人在中国从天元洞穴吗。

马克斯普朗克进化人类学研究所的研究人员在德国和瑞典卡罗林斯卡医学院想调查什么影响(如果有的话)对现代基因携带者的尼安德特人的变体。¹他们从超过450000个人和生物数据分析发现,近三分之一的女性继承了孕激素受体;携带一份29%,3%携带两份。女性携带的基因变异是不太可能经历出血或在怀孕和流产可能会生更多的孩子比那些不携带变体。

“这些发现表明,穴居人的受体对生育有有利的影响,”说 雨果Zeberg卡罗林斯卡医学院神经科学学系研究员和马克斯·普朗克进化人类学研究所。

尼安德特人的基因变异增加和减少COVID-19风险

我们继续度过第一个“现代”全球大流行,SARS-CoV-2所致。谁会想到古老的基因和蛋白质会增加和减少疾病的风险?唉,这就是科学建议。

在2020年,大规模研究发现了一个基因簇位于染色体三(chr3p21.31)作为COVID-19患者的遗传易感性位点。确切的解释为什么集群这个基因与疾病严重程度还有待充分理解。然而,科学家们包括Zeberg Paabo能够识别在哪里它来自——尼安德特人。

Zeberg Paabo和集群的频率分析在现代人类和识别在~ 50%的人口在南亚。然而,在欧洲,只有六分之一的人。集群的最高频率被确认在孟加拉国(63%的人口是运营商)。²

“尼安德特人的单体型可能因此重大贡献者COVID-19风险在某些人群除了其他风险因素,尤其是先进的年龄。明显的协议中,个人起源于孟加拉国在英国大约两倍的风险比一般人死于COVID-19(危险比95%置信区间:1.7—-2.4),”该研究的作者 写了 。

尼安德特人的蛋白质可以降低COVID-19的严重程度

在现代生活中,我们继续通过全球COVID-19 SARS-CoV-2造成大流行。戴维斯夫人研究所的研究人员在犹太总医院(LDI)表明,蛋白质通过从尼安德特人可能会提供一些保护COVID-19,目前已经有限治疗方案。³

使用proteomics-based方法,布兰特博士理查兹和他的同事们分析了循环血液中的蛋白质在大量COVID-19病人和控制,来确定是否任何特定的与疾病相关的蛋白质是可以作为药物靶点。他们发现,增加的程度的同种型版本相关的蛋白质被称为OAS1 COVID-19死亡或通风,减少住院和易感性。这是导致超过14134 COVID-19病例和120万例对照评估。

“有趣的是,非洲以外的民族,这种保护作用可能继承自一个尼安德特人的派生形式的OAS1称为p46,”说LDI Sirui周博士,博士后研究员。研究人员提出,OAS1可能出现在欧洲血统的人通过杂交和患病率因进化压力增加。他们还表明,这个版本的蛋白质可能是早些时候大流行的保护作用。

“我们的建议是,这些药物,引发OAS1水平进一步增加 研究了影响COVID-19结果以便我们能更好的治疗受感染的病人,”说理查兹博士。

现代的大脑基因进化慢于尼安德特人的大脑

一个团队领导的科学家Cleber特鲁希略前加州大学圣地亚哥分校的研究员用基因编辑技术称为CRISPR-Cas9取代现代基因-NOVA1,神经发育所需,与它的形式表达在尼安德特人的数量。研究人员想要知道更多关于人类大脑进化和基因是这个过程的核心。

特鲁希略和同事插入的古老的版本NOVA1到小的大脑模型被称为瀑样创建使用干细胞。作为一种控制措施,皮质瀑样也创造了表达的现代变体NOVA1。RNA从皮质瀑样收集和测序研究基因表达的差异是否能被检测出来。纯合的皮质瀑样比较古老的等位基因的纯合的瀑样现代人类的等位基因,确定了277个差异表达基因;其中许多已知参与神经发育的不同阶段。

瀑样承载的古老的形式NOVA1也发现成熟的更快比带着现代的等位基因,科学家认为这可能是为什么人类进化的更高层次的复杂性。

“通过神经发育缓慢,我们的大脑可能实现更高层次的复杂性,“教授Alysson Muotri从加州大学圣地亚哥分校, 解释。“我们需要照顾好我们的婴儿,直到他们变得独立,因此,他们将开发更复杂的大脑。婴儿黑猩猩可以比人类大脑,但是它没有达到相同的复杂性。这是适用于大多数物种。在这个意义上说我们人类是局外人。”

的“黄金年代”的领域

尼安德特人的研究具先进的过去十年,被恰当地称为“黄金年代”。知识的关联性这一古老物种继续增长,随后,那么问题的列表我们有什么,确切地说,让我们人类。彼得斯和兹瓦特写了”,尼安德特人迫使我们重新考虑框架的趋势研究早期人类历史的“他们”和“我们”。“The more information that we can clarify regarding the evolutionary pathway to our current human phenotype, the more likely we are to unravel the molecular mechanisms that contribute to human disease.

引用:

1。 Paabo Zeberg H,凯尔索J,穴居人的孕激素受体。分子生物学与进化。2020年,37 (9):2655 - 2660。doi:10.1093 / molbev / msaa119。

2。Paabo Zeberg H, s的主要遗传危险因素严重COVID-19从尼安德特人是遗传的。自然。2020,587 (7835):610 - 612。doi:10.1038 / s41586 - 020 - 2818 - 3。

3所示。 周,Butler-Laporte G, T录像,et al。尼安德特OAS1同种型保护个人对COVID-19易感性和严重性的欧洲血统。Nat地中海。27 2021;(4):659 - 667。doi:10.1038 / s41591 - 021 - 01281 - 1。