在過(guò)去的十年中，研究人員在重建一些最接近，已經(jīng)滅絕的親屬的基因組的過(guò)程中，取得了一系列令人印象深刻的發(fā)現(xiàn)。他們從尼安德特人和杰尼索瓦人的化石骨骼中提取了古老的DNA，他們?cè)诖蠹s550,000-750,000年前從我們身上分裂出來(lái)。這兩組古代人類與我們不同，眉毛較重，身材較矮，肌肉較大，體毛較粗，可能與我們不同，因?yàn)樯缃簧镙^少。但在基因組水平上，它們與我們的智人相同，超過(guò)99%。

研究這些遺傳差異如何導(dǎo)致身體和行為表現(xiàn)出現(xiàn)差異的一種方法是關(guān)注那些分離智人的DNA不到1%的變化。來(lái)自我們古老的祖先。解決這些差異的另一種補(bǔ)充方法是研究表觀遺傳模式，即位于基因之上的化學(xué)代碼并調(diào)節(jié)它們的行為，如火車站的鐵路開(kāi)關(guān)。表觀遺傳密碼的一個(gè)這樣的部分是甲基化模式，其控制像燈開(kāi)關(guān)上的調(diào)光器這樣的基因。較高量的DNA甲基化(高甲基化)會(huì)降低基因的活性，而較低量的DNA甲基化(低甲基化)會(huì)增加基因的活性。不幸的是，表觀遺傳密碼與DNA不同 - 它很脆弱并且很快就會(huì)降解，而DNA可能在幾千年內(nèi)保持完整。

現(xiàn)在，古代基因組研究及其衰變模式的最新進(jìn)展使科學(xué)家能夠間接研究我們古代祖先中表觀遺傳密碼的部分 - 甲基化模式，以便我們可以將其與當(dāng)今人類所見(jiàn)的模式進(jìn)行比較。本月五月的基因組研究進(jìn)展介紹了一個(gè)研究科學(xué)的研究人員組成的國(guó)際團(tuán)隊(duì)，重建后生的部分代碼在穴居人和丹尼索瓦人。

為了重建古代人類的甲基化模式，該團(tuán)隊(duì)首先分析了剩下的東西：骨碎片中發(fā)現(xiàn)的DNA序列。他們梳理了這些序列，尋找含有高比例的兩個(gè)堿基，胞嘧啶和胸腺嘧啶的DNA片段。這些Cs和Ts的較高比例是表觀遺傳甲基化的指示。這種情況有兩個(gè)原因：首先，甲基化學(xué)基團(tuán)與胞嘧啶結(jié)合，其次，當(dāng)甲基與胞嘧啶連接時(shí)，胞嘧啶 - 甲基通常會(huì)降解為胸腺嘧啶。這與未甲基化的胞嘧啶相反，后者通常會(huì)降解成尿嘧啶。因此，古代基因組中許多Cs和Ts的簇表明研究人員可以推斷出DNA甲基化的區(qū)域。

為了仔細(xì)檢查這些推論，研究人員將他們預(yù)測(cè)的甲基化模式與古代和現(xiàn)代人類共享的基因中的已知甲基化模式進(jìn)行了比較，這些基因是調(diào)節(jié)基本細(xì)胞功能的管家基因。他們的管家基因的理論(低甲基化)模式與現(xiàn)代人類的實(shí)際模式高度相關(guān)，也許更重要的是，他們發(fā)現(xiàn)古代和活著的人類之間的甲基化模式?jīng)]有變化。研究人員對(duì)他們的研究結(jié)果感到放心，然后分析了尼安德特人和杰尼索萬(wàn)骨細(xì)胞DNA的甲基化區(qū)域，并將其與現(xiàn)代人類37種不同骨樣本中的甲基化模式進(jìn)行了比較。

他們發(fā)現(xiàn)的就像先前對(duì)古代基因組的研究中的似曾相識(shí)。在對(duì)這些研究小組進(jìn)行分析后，研究人員發(fā)現(xiàn)，99%的甲基化模式在現(xiàn)代人與我們已滅絕的親屬之間是相同的。在這三組之間差異不大的1%內(nèi)，研究人員確定了大約2,000個(gè)具有顯著不同甲基化模式的區(qū)域。這些區(qū)域中的一個(gè)位于HOXD基因中，這是一組有助于調(diào)節(jié)肢體生長(zhǎng)的五個(gè)基因。在現(xiàn)今的人類中，HOXD9啟動(dòng)子和HOXD10基因在所有樣本中均低甲基化，導(dǎo)致更高的表達(dá)，但在古代人類中這些區(qū)域是超甲基化，這可能表明較低的表達(dá)水平或徹底的基因沉默，導(dǎo)致較短的肢體和身材。研究人員認(rèn)為，這些變化可能在現(xiàn)代人類肢體的演變中發(fā)揮了作用。

此外，該團(tuán)隊(duì)研究了轉(zhuǎn)錄因子蛋白(TF)甲基化的差異。這些蛋白質(zhì)影響其他蛋白質(zhì)的表達(dá)，因此一個(gè)TF的甲基化模式的變化可以具有級(jí)聯(lián)效應(yīng)，在整個(gè)基因組中波動(dòng)。正如預(yù)期的那樣，TF甲基化模式存在差異，現(xiàn)今人類表現(xiàn)出影響肌肉，淋巴細(xì)胞和神經(jīng)元生長(zhǎng)發(fā)育的TF的變化，以及與HOXD9和HOXD10相互作用的另一種TF。研究人員認(rèn)為這可能是一個(gè)線索，關(guān)于從古代人類到現(xiàn)代人類的TF甲基化的變化如何解釋整個(gè)基因組中的其他變化，他們認(rèn)為這可能導(dǎo)致進(jìn)化的“爆發(fā)”。

最后，研究小組發(fā)現(xiàn)了一個(gè)奇怪的發(fā)現(xiàn)：在現(xiàn)今的人類中，幾乎有20%具有不同甲基化模式(更高和更低)的基因被發(fā)現(xiàn)在疾病相關(guān)基因中。涉及這些基因的疾病包括神經(jīng)疾病和精神疾病。盡管可能很容易得出結(jié)論，這些變化可能導(dǎo)致更高的疾病發(fā)生率，但研究人員告誡說(shuō)，目前尚不清楚這些甲基化變化是否會(huì)導(dǎo)致疾病的出現(xiàn)，或者這些基因中的變化是否更為常見(jiàn)。

總體而言，研究人員發(fā)現(xiàn)了一種精確的方法來(lái)間接確定甲基化模式，重建已滅絕的人類中這部分表觀遺傳密碼，否則這些遺傳密碼會(huì)隨著時(shí)間的推移而丟失。這些模式闡明了古代人類基因組內(nèi)部運(yùn)作的一部分，以及它們與我們自己的基因組有何不同。研究人員很快指出，表觀遺傳模式的差異并不一定能解釋我們與古代同行之間的物理和行為差異。然而，這些差異可能有助于解釋智人，尼安德特人和杰尼索文之間的一些差異，以及導(dǎo)致其基因組結(jié)構(gòu)微妙變化的機(jī)制。這些微小的變化可能最終導(dǎo)致行為和身體的變化，導(dǎo)致我們的現(xiàn)代形式，