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斯坦福大学的科学家发现,现代人类从尼安德特人那里继承了病毒防御系统。

大约40000年前,尼安德特人神秘地消失了,但在消失之前,他们与另一个刚刚开始全球传播的人类物种杂交。由于这些古老的幽会,许多现代的欧洲人和亚洲人如今在基因组中含有大约2%的尼安德特人的DNA。

斯坦福大学的科学家发现,尼安德特人与现代人的杂交为我们提供了抗病毒感染的基因工具。(图像信用:Claire Scully)

奇怪的是,一些尼安德特人的DNA片段在现代人类群体中比其他的更频繁地出现,使得科学家们怀疑这些片段的扩散是否是偶然推动的,或者这些频繁出现的基因是否赋予了一些功能优势。

斯坦福大学的科学家们已经为后者找到了有力的证据。“我们的研究表明,大量频繁出现的尼安德特人的DNA片段由于一个非常酷的原因而具有适应性,”进化生物学家米歇尔和凯文·道格拉斯人文科学学院教授Dmitri Petrov说。“尼安德特人基因可能对我们祖先离开非洲时所遇到的病毒提供了某种保护。”

当这两种动物首次接触时,尼安德特人已经在非洲以外生活了数十万年,给他们的免疫系统足够的时间来进化防御欧洲和亚洲的传染性病毒。相比之下,我们新移民的祖先会更加脆弱。彼得罗夫实验室的前博士后研究员大卫·恩纳德说:“对于现代人来说,仅仅从尼安德特人那里借用已经适应的基因防御系统比等待他们自己的适应性突变发展更有意义,而这需要更多的时间。”

彼得洛夫和Enard说他们的发现与两种物种之间基因交换的“毒解毒剂”模型是一致的。在这种情况下,尼安德特人不仅将传染性病毒遗赠给现代人,而且还将遗传工具遗赠给现代人,以打击入侵者。

“现代人与尼安德特人的关系如此密切,以至于这些病毒跳跃的遗传障碍并不大,”埃纳德说,他现在是亚利桑那大学的助理教授。“但这种亲密关系也意味着尼安德特人可以通过对这些病毒的保护。”

在10月4日在线发表在《细胞》杂志上的最新研究中,科学家们表明尼安德特人传给我们的遗传防御是针对RNA病毒的,RNA病毒通过RNA编码他们的基因,RNA是一种化学上类似于DNA的分子。

持久基因

科学家们在汇总了现代人类4500多种已知与病毒以某种方式相互作用的基因后,得出了他们的结论。然后埃纳德根据尼安德特人DNA测序数据库核对了他的名单,并鉴定出152个来自现代人类的基因片段,这些基因片段也存在于尼安德特人中。

科学家表明,在现代人类中,我们从尼安德特人遗传的152个基因与现代HIV、甲型流感和丙型肝炎——所有类型的RNA病毒相互作用。由此,埃纳德和彼得罗夫得出结论,这些基因帮助我们的祖先抵御他们在离开非洲时遇到的古代RNA病毒。

有趣的是,他们鉴定出的尼安德特人基因只存在于现代欧洲人中,这表明不同的病毒影响了尼安德特人和现代亚洲人远古祖先之间的基因交换。恩纳德说,这是有道理的,因为尼安德特人与现代人之间的杂交被认为在史前时期多次在多个地方发生,而且可能涉及不同的病毒。

除了提供尼安德特人与人之间杂交的新观点外,这些新发现还表明,梳理物种的基因组并找到曾经折磨过它的古老疾病的证据是可能的,即使这些疾病是由病毒引起的。年代早已过去。Enard说,这项技术对于RNA病毒尤其有效,RNA病毒基于RNA的基因组比它们的DNA对应物更脆弱。

“这与古生物学相似,”他补充说。“你可以用不同的方式找到恐龙的暗示。有时你会发现真正的骨头,但有时你只能发现化石泥中的脚印。我们的方法同样是间接的:因为我们知道哪些基因与哪些病毒相互作用,我们可以推断导致古代疾病暴发的病毒类型。”

Petrov是生物学系副主席,也是计算、进化和人类基因组学中心保护基因组学项目的主任。他还是斯坦福森林环境研究所的子公司,也是斯坦福生物X和儿童健康研究所的成员。这项研究得到了美国国立卫生研究院的支持。

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