人類(lèi)是靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物。假如人類(lèi)沒(méi)有情感、不懂寫(xiě)詩(shī)，沒(méi)有智慧、不會(huì)開(kāi)車(chē)，我們很可能與我們的近親，即黑猩猩、大猩猩和猩猩等，一起被歸類(lèi)為另一種類(lèi)人猿。因此，了解現(xiàn)代靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物的基因組、進(jìn)化史、社會(huì)性，甚至是生態(tài)學(xué)，將極大地促進(jìn)我們對(duì)自身的理解。

6月2日，國(guó)際期刊《科學(xué)》以封面研究專(zhuān)刊的形式介紹了靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物基因組的重大系列進(jìn)展。與我國(guó)研究團(tuán)隊(duì)組成聯(lián)盟的還有來(lái)自美國(guó)貝勒醫(yī)學(xué)院人類(lèi)基因組測(cè)序中心、西班牙龐培法布拉大學(xué)聯(lián)合演化生物學(xué)研究所和因美納(Illumina)人工智能實(shí)驗(yàn)室的研究人員。這些國(guó)外團(tuán)隊(duì)的研究提供了對(duì)靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物演化、生物多樣性保護(hù)和人類(lèi)疾病的新見(jiàn)解。

【資料圖】

狒狒的種間基因流動(dòng)可能揭示人類(lèi)演化

雜交越來(lái)越被認(rèn)為是在植物和動(dòng)物中產(chǎn)生物種和表型多樣性的重要進(jìn)化力量。這在允許全基因組復(fù)制和倍增的品系中尤其常見(jiàn)。然而，在哺乳動(dòng)物中，雜交物種形成的例子非常稀少。

國(guó)外團(tuán)隊(duì)的多項(xiàng)研究各有側(cè)重，其中一項(xiàng)聚焦狒狒遺傳中不同譜系的雜交。研究人員利用代表多個(gè)種群的225只狒狒的全基因組序列數(shù)據(jù)，確定了種群之間基因流動(dòng)的幾個(gè)新的地理位置。

這項(xiàng)研究的主要作者之一、德國(guó)靈長(zhǎng)類(lèi)中心的博士生張立業(yè)(音譯)介紹，他所在的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，坦桑尼亞西部的黃狒狒(P.cynocephalus)是第一種被證明接受了來(lái)自三個(gè)不同譜系的基因輸入的非人靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物。狒狒種群的進(jìn)化動(dòng)態(tài)表明，其它早期人科動(dòng)物可能也有類(lèi)似的復(fù)雜進(jìn)化過(guò)程。

貝勒人類(lèi)基因組測(cè)序中心的首席研究員兼副教授杰弗里·羅杰斯表示，這些結(jié)果表明，狒狒譜系的種群遺傳結(jié)構(gòu)和狒狒品系之間的基因漸滲歷史比以前認(rèn)為的更加復(fù)雜。這表明，在理解人類(lèi)、尼安德特人和丹尼索瓦人進(jìn)化方面，猩猩是一個(gè)很好的模型。

遺傳多樣性與物種滅絕風(fēng)險(xiǎn)不完全關(guān)聯(lián)

高度的遺傳多樣性使物種能夠更好地適應(yīng)不斷變化的環(huán)境條件。在小種群中，尤其存在近親交配的風(fēng)險(xiǎn)，它們的遺傳多樣性因此減少。目前，已經(jīng)有63%的靈長(zhǎng)類(lèi)物種面臨滅絕的威脅。從遺傳角度來(lái)看，對(duì)遺傳多樣性的分析能夠告訴人們，哪些物種迫切需要保護(hù)。

為了調(diào)查物種滅絕風(fēng)險(xiǎn)和遺傳多樣性喪失是否存在相關(guān)性，西班牙龐培法布拉大學(xué)聯(lián)合演化生物學(xué)研究所，對(duì)來(lái)自233種靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物的809個(gè)個(gè)體基因組的重測(cè)序數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，這些數(shù)據(jù)涵蓋了靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物全部16個(gè)科、86%的屬。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，跨家族和地理區(qū)域的物種內(nèi)遺傳多樣性與氣候和社會(huì)性有關(guān)，但與滅絕風(fēng)險(xiǎn)無(wú)關(guān)。這表明，靈長(zhǎng)類(lèi)的遺傳多樣性與物種滅絕風(fēng)險(xiǎn)不完全匹配，遺傳多樣性并不能完全表征物種的瀕危程度。

此外，研究還表明，不同物種的突變率不同，這可能受到有效種群規(guī)模的影響。這項(xiàng)研究將為未來(lái)靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物基因組的研究開(kāi)辟更廣泛的研究途徑。

利用靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物突變預(yù)測(cè)人類(lèi)疾病風(fēng)險(xiǎn)

到目前為止，糖尿病和心臟病等許多常見(jiàn)疾病的遺傳原因尚不清楚，這要么是因?yàn)檫z傳數(shù)據(jù)不足，要么是因?yàn)檠芯可婕按罅康倪z傳和其他因素。

在另一項(xiàng)研究中，西班牙龐培法布拉大學(xué)聯(lián)合演化生物學(xué)研究所、因美納人工智能實(shí)驗(yàn)室組織多個(gè)課題組，鑒定出人類(lèi)直系同源蛋白上430萬(wàn)個(gè)可能導(dǎo)致蛋白結(jié)構(gòu)變化的基因變異位點(diǎn)。

在靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)的430萬(wàn)個(gè)錯(cuò)義突變中，研究人員發(fā)現(xiàn)，其中6%在人類(lèi)疾病中可能是良性的，它們?cè)陟`長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物種群中很常見(jiàn)，因此被認(rèn)為對(duì)人類(lèi)疾病的潛在影響很小。同時(shí)，在其他94%的變異中，研究人員使用了PrimateAI-3D深度學(xué)習(xí)算法，這是一種由因美納團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，用以判斷人類(lèi)可能出現(xiàn)的基因突變并預(yù)測(cè)其是否可能為良性突變。

因美納首席研究員凱爾·法赫表示，他們發(fā)現(xiàn)，如果在一個(gè)病人身上發(fā)現(xiàn)了一個(gè)突變，并且在幾種靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物身上也發(fā)現(xiàn)了這種突變，那么，它可能不是導(dǎo)致疾病的原因;而如果在靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物的基因組中發(fā)現(xiàn)罕見(jiàn)突變，那么它就非常有可能導(dǎo)致人類(lèi)疾病。換句話說(shuō)，常見(jiàn)變異可平均識(shí)別出更多可能患病的個(gè)體，而罕見(jiàn)變異則更容易識(shí)別出風(fēng)險(xiǎn)最高的異常個(gè)體。此外，其中一些罕見(jiàn)的突變本身就可能引起多基因病。

這一系列研究可幫助科學(xué)家進(jìn)一步識(shí)別與靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物不同的突變，這些突變可能是人類(lèi)進(jìn)化和使我們成為人類(lèi)的獨(dú)有特征。

人類(lèi)基因組測(cè)序中心的創(chuàng)始主任、美國(guó)貝勒大學(xué)分子和人類(lèi)遺傳學(xué)講座教授理查德·吉布斯表示，這些研究將比較基因組學(xué)帶到了新的高度，它對(duì)人類(lèi)生物學(xué)的理解和實(shí)際臨床診斷問(wèn)題的影響不言而喻。

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