基础医学

Cell:现代人类从早已消失的尼安德特人那里遗传了RNA病毒防御措施

作者:佚名 来源:生物谷 日期:2018-10-05
导读

         现代人类从早已消失的尼安德特人那里遗传了RNA病毒防御措施

        尼安德特人(Neanderthal)在大约4万年前神秘地消失了,但在消失之前,他们与刚刚开始在全球扩散的另一个人类物种杂交。由于这些古老的幽会,如今许多现代欧洲人和亚洲人在他们的基因组中含有大约2%的尼安德特人DNA。奇怪的是,尼安德特人DNA的一些片段在现代人类群体中比在其他人群中更常出现,这导致科学家们想要知道它们的传播是偶然促进的,还是这些经常出现的基因赋予某种功能优势。

        在一项新的研究中,来自美国斯坦福大学的研究人员找到了令人信服的支持后者的证据。相关研究结果发表在2018年10月4日的Cell期刊上,论文标题为“Evidence that RNA Viruses Drove Adaptive Introgression between Neanderthals and Modern Humans”。

        斯坦福大学人文与科学学院进化生物学家Dmitri Petrov说,“我们的研究表明,因为一种很不错的原因,大量经常出现的尼安德特人DNA片段具有很好的适应性。尼安德特人的基因可能让我们抵抗我们的祖先在离开非洲时遇到的病毒。”

        当两个物种之间发生第一次接触时,尼安德特人已在非洲以外生活了数十万年,这让他们的免疫系统有足够的时间在欧洲和亚洲进化出抵抗传染性病毒的防御。相比之下,我们刚迁移出非洲的祖先会更容易遭受病毒感染。Petrov实验室前博士后研究员David Enard说,“对于现代人来说,仅仅借用尼安德特人已适应的基因防御而不是等待他们自己的适应性突变产生就更有意义了,毕竟后者需要花费更多的时间。”

        Petrov和Enard说,他们的研究结果与两种物种之间发生基因交换的“毒物-解毒剂(poison-antidote)”模型相一致。在这种情况下,尼安德特人不仅将传染性病毒遗留给现代人类,而且还遗留了抵抗这些入侵者的遗传工具。

        Enard说,“现代人类与尼安德特人之间的亲缘性是如此密切以至于这些病毒的跳跃确实不存在着遗传障碍。不过这种亲缘关系也意味着尼安德特人可能向我们传递针对这些病毒的防御措施。”

        在这项新的研究中,Petrov和Enard证实尼安德特人传递给我们的基因防御措施是抵抗RNA病毒的,其中RNA病毒用RNA编码它们的基因,相反DNA病毒用DNA编码它们的基因。

        持续存在的基因

        Petrov和Enard在编制出现代人类中已知与病毒以某种方式相互作用的4500多个基因的列表后,得出了他们的结论。Enard随后根据已被测序的尼安德特人DNA的数据库核对他的基因列表,从而鉴定出来自现代人类的这些基因的152个片段也存在于尼安德特人中。

        Petrov和Enard证实在现代人类中,这些我们从尼安德特人遗传的这152个基因与现代的HIV病毒、甲型流感病毒和丙型肝炎病毒(HCV)相互作用---它们都属于RNA病毒。由此,Enard和Petrov得出结论,这些基因协助我们的祖先抵御他们离开非洲时遇到的古老RNA病毒。

        有趣的是,他们发现的这些尼安德特人基因仅存在于现代欧洲人中,这提示着不同的病毒影响了尼安德特人与当今亚洲人的古老祖先之间的基因交换。Enard说,这是有道理的,这是因为尼安德特人和现代人之间的杂交被认为多次发生在史前的多个地区,并且每次都可能涉及不同的病毒。

        除了提供关于尼安德特人与人类之间杂交的新观点之外,这些新的发现还表明梳理一个物种的基因组并找到曾经折磨着它的古老疾病的证据是有可能的---即便导致这些疾病的病毒在很久之前就已消失了。Enard说,这种方法对RNA病毒尤其有效,这是因为RNA病毒的RNA基因组比它们的DNA对应物更脆弱。

        他补充道,“这与古生物学相似。你能够用不同的方式找到恐龙存在的线索。有时候你会发现实际存在的骨头,但是有时候你在化石泥中仅发现足迹。我们的方法同样也是间接的:鉴于我们知道哪些基因与哪些病毒相互作用,我们能够推断出这些类型的病毒导致古老的疾病爆发。”(生物谷 Bioon.com)

        参考资料:

        Dmitri Petrov, David Enard. Evidence that RNA Viruses Drove Adaptive Introgression between Neanderthals and Modern Humans. Cell, 4 October 2018, 175(2):360-371, doi:10.1016/j.cell.2018.08.034.

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