杜克研究人员发现人类DNA序列与黑猩猩的共同祖先分离后存在差异

杜克大学的一组研究人员已经确定了一组驱动大脑发育、消化和免疫力变化的人类DNA序列，这些序列似乎在我们的家族与黑猩猩的家族分裂之后但在我们与尼安德特人分裂之前迅速进化。

我们的大脑比我们的猿类同龄人更大，但胆量却更短。

许多我们认为是人类独有的、人类特有的特征，可能出现在我们与黑猩猩共享的共同祖先分裂后750万年的那个时期。”

CraigLowe，博士，杜克大学医学院分子遗传学和微生物学助理教授

具体来说，研究人员称之为人类祖先快速进化区域(HAQERS)的相关DNA序列(发音像黑客)调节基因。它们是告诉附近基因何时打开和关闭的开关。研究结果发表在11月23日的CELL杂志上。

Lowe说，基因组这些区域的快速进化似乎起到了调节控制的微调作用。随着序列发展到监管区域，更多的开关被添加到人类操作系统中，并且它们被更精细地调整以适应环境或发展线索。总的来说，这些变化对我们这个物种有利。

“它们似乎在导致基因开启方面特别具体，我们认为只是在特定发育时期的某些细胞类型中，甚至是在环境以某种方式发生变化时开启的基因，”Lowe说。

许多这种基因组创新是在大脑发育和胃肠道中发现的。“我们看到许多调节元件在这些组织中启动，”Lowe说。“这些是人类正在改进哪些基因在什么水平上表达的组织。”

今天，我们的大脑比其他猿类更大，而我们的内脏更短。“人们假设这两者甚至是相关的，因为它们是两个非常昂贵的代谢组织，”Lowe说。“我认为我们所看到的是，并没有真正让你拥有大大脑的突变和真正影响肠道的突变，随着时间的推移，可能有许多这样的小变化。”

为了产生新发现，Lowe的实验室与杜克大学同事、生物统计学和生物信息学副教授TimReddy以及分子遗传学和微生物学副教授DebraSilver合作，以利用他们的专业知识。Reddy的实验室能够同时观察数百万个基因开关，而Silver正在观察小鼠大脑发育过程中的开关。

“我们的贡献是，如果我们能够将这两种技术结合在一起，那么我们就可以在这种复杂的发育组织中观察数百个开关，这是你无法从细胞系中真正获得的，”Lowe说。

“我们想确定人类全新的开关，”Lowe说。通过计算，他们能够推断出人类-黑猩猩祖先的DNA会是什么样子，以及已经灭绝的尼安德特人和丹尼索瓦人的血统。得益于根据2022年诺贝尔奖获得者SvantePääbo的开创性工作创建的数据库，研究人员能够比较这些其他后黑猩猩亲属的基因组序列。

“所以，我们知道尼安德特人的序列，但让我们测试一下尼安德特人的序列，看看它是否真的能打开基因，”他们做了几十次。

“我们证明了，哇，这真的是一个可以打开和关闭基因的开关，”Lowe说。“看到新的基因调控来自全新的开关，而不仅仅是对已经存在的开关进行重新布线，这真的很有趣。”

除了HAQER赋予人类的积极特性外，它们还可能与某些疾病有关。

我们大多数人的HAQER序列非常相似，但存在一些差异，“我们能够证明这些变异往往与某些疾病相关，”Lowe说，即高血压、神经母细胞瘤、单相抑郁症、双相抑郁症和精神分裂症。作用机制尚不清楚，必须在这些领域进行更多研究，Lowe说。

“也许人类特有的疾病或人类对这些疾病的特定易感性将优先映射回这些只存在于人类中的新基因开关，”Lowe说。