引言

尼安德特人是一种已经灭绝的古人类，主要分布于亚欧大陆西部，于距今约3万年前灭绝。现代人群体于距今约5-6万年前从非洲迁移到中东，之后扩散到世界其它地区，因而现代人与尼安德特人曾在时间和空间上共存。2010年以来，多条尼安德特人基因组序列被陆续公布，而对这些序列的分析揭示了尼安德特人和现代人群体之间长期而复杂的基因交流历史。这些研究证实（图1）：1）现代欧亚人群受到尼安德特人1%-4%的遗传贡献；2）部分非洲人群受到欧洲人群的遗传贡献，间接的使其基因组中含有尼安德特人的渐渗序列；3）早期现代人分支对尼安德特人存在基因交流。对该学科的深入研究有助于揭示现代人与已灭绝的古人类的进化、基因交流历史及二者之间的基因差异，探索是什么使我们成为独一无二的人类这一重大科学问题。

2024年7月12日，东南大学医学院遗传与发育生物学系/发育与疾病相关基因教育部重点实验室李黎明教授与美国普林斯顿大学路易斯-西格勒综合基因组学研究所Joshua Akey教授在Science以长文（research article）形式发表题为Recurrent gene flow between Neanderthals and modern humans over the past 200,000 years的研究论文，报道了尼安德特人和现代人之间基因交流的最新进展。

图 1 现代人与尼安德特人的遗传关系和基因交流（Credit: Science）

以往的研究主要针对尼安德特人渐渗序列对现代人基因组的影响，而现代人渐渗序列对尼安德特人基因组的影响则知之甚少。本研究系统性的分析了三条尼安德特人高质量全基因组测序数据和2000个来自千人基因组的现代非洲人和欧亚人群体的全基因组数据，详细阐述了尼安德特人基因组中的现代人渐渗序列的特征，发现现代人渐渗序列会引起尼安德特人相关基因组区域的杂合度的升高（图2）。通过利用该特征，本研究能够区分现代人群体中识别的尼安德特人渐渗序列的来源，因而可以估计尼安德特人基因组中的现代人渐渗序列的含量，以及现代非洲人群和欧亚人群基因组中的尼安德特人渐渗序列含量。结果显示尼安德特人基因组中的现代人渐序序列含量为53.9-80.0Mb，现代欧亚人群基因组中的尼安德特人渐渗序列含量为平均51.2-56.8Mb/个体，而现代非洲人群基因组中的尼安德特人渐渗序列含量为平均1.7-3Mb/个体（图2）。

图 2 识别和解释尼安德特人基因组中的现代人渐渗序列（Credit: Science）

此外，先前的研究在估计尼安德特人的有效群体大小时未能考虑尼安德特人基因组中的现代人渐渗序列对该估计的影响。本研究发现这些存在于尼安德特人基因组中的现代人渐渗序列会显著影响对尼安德特人有效群体大小的准确估计。通过鉴定并过滤掉尼安德特人基因组中的现代人渐渗序列，本研究估计出Altai、Vindija和Chagyrskaya这三个尼安德特人支系的有效群体大小分别为2484、2807和2379，比先前的估计小约20%（图2）。这一结果暗示，有害突变相比先前的认识可能更容易在尼安德特人群中积累。最后，本研究发现了多波次现代人分支对尼安德特人的遗传贡献的证据：第一波次发生于距今约20万年前，现代人的分支对尼安德特人有约5%的遗传贡献；第二波次发生于距今约10万年前，现代人的分支对尼安德特人有约0.5%的遗传贡献。这一结果显示发生在现代人和尼安德特人之间的基因渐渗的程度和方向随时间而变化，暗示尼安德特人的有效群体大小可能随时间变化而逐步降低，进而影响了尼安德特人接收现代人基因流的能力，最终被现代人同化并将其DNA遗留在了现代人的基因库中（图2）。本研究的结果为现代人和尼安德特人群体之间的基因交流提供了新的见解，加深了对人类进化历史的认识。

参考文献

https://doi.org/10.1126/science.adi17

责编|探索君

排版|探索君

文章来源|“BioArt”

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