古代DNA揭示了“西方文明摇篮”的全面基因组历史

古代DNA揭示了“西方文明摇篮”的全面基因组历史IosifLazaridis、DavidReich及其同事在三项新的科学研究中展示了所谓“南弧(SouthernArc)”的全面基因组历史，该地区横跨东南欧和西亚，长期以来被认为是西方文明的摇篮。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1320637.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1320637.htm

人类基因组中的古代病毒DNA与主要精神疾病有关

人类基因组中的古代病毒DNA与主要精神疾病有关大约8%的人类基因组是由人类内源性逆转录病毒(HERVs)序列组成的，它是几十万年前发生的古代病毒感染的产物。直到最近，人们还认为这些“化石病毒”只是垃圾DNA，在体内没有重要功能。然而，由于基因组学研究的进步，科学家们现在已经发现了这些化石病毒在我们DNA中的位置，使我们能够更好地了解它们何时表达以及它们可能具有的功能。这项新研究建立在这些进展的基础上，首次表明人类大脑中表达的一组特定的herv会导致精神疾病的易感性，这标志着在理解导致这些疾病的复杂遗传成分方面又向前迈进了一步。蒂莫西・鲍威尔博士是这项研究的资深作者之一，也是伦敦国王学院精神病学、心理学和神经科学研究所(IoPPN)的高级讲师，他说:“这项研究使用了一种新颖而有力的方法来评估精神疾病的遗传易感性如何影响现代人类基因组中古代病毒序列的表达。”我们的研究结果表明，这些病毒序列可能在人脑中发挥的作用比最初认为的更重要，特定的HERV表达谱与某些精神疾病的易感性增加有关。”该研究分析了涉及数万人的大型遗传研究数据，包括有和没有精神健康状况的人，以及来自800个人的尸检脑样本的信息，以探索与精神疾病相关的DNA变异如何影响herv的表达。尽管大多数与精神病诊断相关的遗传风险变异影响了具有众所周知的生物学功能的基因，但研究人员发现，一些遗传风险变异优先影响了herv的表达。研究人员报告了与精神疾病相关的五种强大的HERV表达特征，包括两种与精神分裂症风险相关的HERV，一种与双相情感障碍和精神分裂症风险相关，一种与抑郁症风险相关。第一作者、伦敦国王学院IoPPN研究员罗德里戈・杜阿尔特博士说:“我们知道精神疾病有很大的遗传成分，基因组的许多部分都在逐渐影响易感性。在我们的研究中，我们能够研究与herv相关的基因组部分，从而鉴定出与精神疾病相关的五个序列。虽然目前还不清楚这些herv是如何影响脑细胞从而导致风险增加的，但我们的研究结果表明，它们的表达调节对大脑功能很重要。”...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1432213.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1432213.htm

揭示隐藏的基因组：可能对人类健康至关重要的未知DNA序列被发现

揭示隐藏的基因组：可能对人类健康至关重要的未知DNA序列被发现来自杜克-新加坡国立大学医学院的研究人员和他们的合作者在人类基因组中发现了数千个以前未知的DNA序列，这些序列为微蛋白和肽编码，可能对人类健康和疾病至关重要。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1315911.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1315911.htm

新工具确定了将基因引入人类DNA的安全位置

新工具确定了将基因引入人类DNA的安全位置"我们已经创建了编辑基因组的地图，"共同通讯作者、圣裘德血液学系的YongCheng博士说。"通过这个工具，我们提供了一种新的方法来确定安全整合基因盒的地方。我们创建了一步一步的指示，所以任何人都可以按照步骤，轻松找到特定组织中的安全港湾位置。"基因疗法，即给病人一个功能失调的基因副本，在治疗一些遗传性疾病方面已初步成功。然而，该领域一直存在着安全问题，例如无意中激活了一个致癌基因，在一些病人身上引起了癌症。因此，科学家们一直在寻找基因组中的"安全港湾"，或者说是可以引入一个基因而不会导致癌症或其他问题的位置。研究人员开发了一个管道，利用来自特定组织（如血细胞）的基因组和表观遗传学信息来搜索安全港湾位置。共同第一作者DewanShrestha（左），通讯作者YongCheng博士（中），以及共同作者RuiqiongWu（右）。资料来源：圣裘德儿童研究医院该工具使用来自1000个基因组计划的数据，对健康人之间高度可变的DNA序列进行比较。研究人员推断，如果一个DNA区域在健康人中经常被删除或插入，那么它很可能也能被基因疗法安全地修改。Cheng说："我们的方法是一种以组织特异性方式确定基因组安全港的新方法。没有人从这个角度尝试过。我们的第一步是找到在健康个体中显示出高频率插入或删除的基因组位点。"如果单细胞中的DNA是一根绳子，它将有两米长。但是除了线性序列之外，DNA可以利用染色质（与DNA相关的蛋白质）循环成复杂的三维结构，以适应细胞内。就像绳子一样，DNA可以有影响其功能的循环。圣裘德的工具在搜索可访问的安全港湾站点时考虑到了这些环路和其他结构的存在。Cheng说："我们的工具评估了DNA的三维结构，因为人类的DNA不是一个一维的线性结构，它实际上是三维的，因此，在DNA的线性序列中，DNA的部分可能离得很远，但由于三维结构的循环，在物理上可能是彼此相邻的。在这种情况下，3D的接近程度比线性距离更重要"。"安全的基因治疗需要两件事，"Cheng说。"第一，保持新基因的高度表达。第二，整合需要对正常的人类基因组产生最小的影响，这是人们进行基因治疗的一个主要关注点。"科学家们发现，放置在他们的工具所确定的安全港湾位置的基因随着时间的推移保持了它们的表达。研究人员还表明，如果他们把一个基因放到他们的工具所确定的安全港区域之一，它对附近基因的影响比经典的安全港所在位置来得小。这个工具被称为基因组学和表观遗传学指导的安全港湾映射器（GEG-SHmapper），可免费使用：https://github.com/dewshr/GEG-SH...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1335311.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1335311.htm

中国科学家新研究：93万年前人类祖先差点灭绝

中国科学家新研究：93万年前人类祖先差点灭绝史前人口数量的变化，综合反映了该时期气候环境的变迁，因而通过群体遗传学的研究方法进行回溯，可以更深入地了解现代人类的形成。已有化石记录表明，最近100万年是人类进化的关键时期，但人类群体历史的研究多局限于最近的30~10万年内。虽然近年来古DNA测序技术迅猛发展，但由于炎热条件不利于DNA的保存，无法从30万年前非洲人类祖先化石中提取古DNA。因此，该研究通过群体遗传学新理论分析现代人群基因组，探索百万年前的群体历史。史前虽然没有文字记载群体数量，但有效群体大小会影响每个世代的溯祖率，也就是两个谱系在上一世代来自同一祖先的概率。因此，人类祖先曾在群体基因组中留下印记，反映当时的群体大小。群体历史越久远，留存至今的印记信号越微弱。为准确解读这些信号，进而准确估算百万年前人类群体历史，科研人员创建了群体遗传学和计算生物学新理论，快速极小时间溯祖FitCoal。遵循这一理论进行数学推导，该工作获得在任意群体模型下各突变类型（即突变频谱）对应溯祖树枝长期望值的解析解，并获得精确的似然值，即在群体历史条件下观察到样本突变频谱的概率。因此，无需事先获得群体历史的先验知识，FitCoal即可自动快速搜寻出极大似然值，从而估算群体历史，对古人类群体进行“人口普查”。研究人员通过设定群体历史模型（truemodel）并分析模拟产生的DNA多态数据，衡量估计群体历史的无偏性和95%置信区间，即可评判一个分析方法的准确程度。图1显示了两个群体历史模型的分析结果，可以看出FitCoal估计的群体历史不但是无偏的，而且其置信区间小于目前领域内常用的PSMC、StairwayPlot和SMC++三种方法。研究进一步通过大量的计算机模拟，分析不同条件下的群体历史，包括群体交融和自然选择。结果均表明FitCoal可以精准地估计百万年内的人类群体历史。基于FitCoal，研究进一步分析了来自千人基因组计划和HGDP-CEPH基因组计划产生的、共50个现代人类群体的基因组数据，首次发现了在距今93.0万年前，人类祖先由于早、中更新世过渡期的气候剧烈变化，在短期内丧失了约98.7%的成员个体，几乎灭绝。在长达11.7万年的时间里平均成年个体数仅为1,280，并从千人基因组和HGDP-CEPH两组独立数据获得这一群体大小的估值几乎完全一致，分别为1,270和1,300。考虑到群体数量的自然波动，这一平均估值代表了远古群体瓶颈期间最小群体数量的上限。研究采用HGDP-CEPH数据集的两个南部非洲群体作了进一步验证。虽然样本量仅为6个和8个个体，但FitCoal依然检测到远古群体瓶颈。对非洲群体样本重抽样的研究成果表明，仅需3个非洲个体的基因组，FitCoal即可检测到这一远古群体瓶颈，进一步表明计算生物学创新成就了这一发现。这一严重的远古群体瓶颈，恰好与非洲人类祖先化石的缺失环节、非洲直立人（Homoerectus）化石的消失、新的古人类物种（LCA）的形成、两条古人类2号染色体的融合阶段相对应（图2）。进一步，这说明早、中更新世过渡期严重的群体瓶颈对人类进化具有关键影响，可能决定了现代人类许多关键表型的形成。同时，这一远古时期群体数量的衰减，降低了65.85%现代人群的遗传多样性，对人类生命和健康产生了深远影响。该研究由营养与健康所、华东师范大学主导，联合意大利罗马大学、意大利佛罗伦萨大学和美国德克萨斯大学等共同完成。研究工作得到国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项、国家重点研发计划、美国国立卫生研究院、山东省自然科学基金、中国博士后科学基金、营养与健康所、华东师范大学及济南市市校融合发展战略工程项目的支持。论文链接图1. FitCoal、PSMC、StairwayPlot和SMC++估计的群体历史图2. 人类祖先在早、中更新世过渡期经历的严重群体瓶颈（图片右侧对应非洲古人类化石缺失环节和不同的化石分类、2号染色体的融合时间，其中LCA指现代人类、尼安德特人和丹尼索瓦人的共同祖先）...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1381049.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1381049.htm

70万年前的毛发奇观：揭开猛犸象进化的基因之纱

70万年前的毛发奇观：揭开猛犸象进化的基因之纱一个研究小组比较了长毛象和现代大象的基因组，以找出是什么使长毛象作为个体和物种变得独特。调查人员今天（4月7日）在《当代生物学》杂志上报告说，长毛象的许多标志性特征--包括它们的毛大衣和大量的脂肪沉积--在最早的长毛象中已经有了基因编码，但是这些特征和其他特征在这个物种70多万年的存在中变得更加明确。他们还确定了一个有几个突变的基因，这些突变可能是造成长毛象微小耳朵的原因。斯德哥尔摩古遗传学中心的古遗传学家和第一作者DavidDíez-del-Molino说："我们想知道是什么让猛犸象成为一头长毛猛犸象。长毛猛犸象有一些非常有特点的形态特征，比如它们厚厚的皮毛和小耳朵，显然可以根据冷冻标本的样子来预期，但是还有许多其他的适应性，比如脂肪代谢和寒冷感知，这些都不是那么明显，因为它们是在分子水平上。"这是一张毛猛犸象牙的照片，作者对其进行了整个基因组的测序。这根长毛象牙于2015年在西伯利亚东北部被发现，并被放射性碳测定为距今约18,000年。为了确定在长毛象中"高度进化"的基因--意味着它们积累了大量的突变--研究小组将23只西伯利亚长毛象的基因组与28只现代亚洲和非洲大象的基因组进行了比较。这些长毛象中有22只是相对现代的，生活在过去10万年内，其中16只的基因组以前没有被测序过。第二十三只长毛象的基因组属于已知最古老的长毛象之一，Chukochya，它生活在大约70万年前。高级作者、斯德哥尔摩古遗传学中心进化基因组学教授LoveDalén说："有了Chukochya的基因组，我们就能确定一些在长毛象作为一个物种的生命周期中进化的基因。这使我们能够实时研究进化，我们可以说这些特定的突变是长毛象所特有的，它们在它的祖先中并不存在。"这是研究的共同作者LoveDalén与Yuka猛犸象的照片，其基因组被纳入分析。毫不奇怪，许多对长毛象有适应性的基因都与生活在寒冷环境中有关。这些基因中的一些被不相关的现代北极哺乳动物所共享。Díez-del-Molino说："我们发现了一些与脂肪代谢和储存有关的高度进化的基因，这些基因在驯鹿和北极熊等其他北极物种中也有发现，这意味着这些基因在适应寒冷的哺乳动物中可能存在趋同进化。"虽然以前的研究已经考察了一两只长毛象的基因组，但这是第一次比较大量的长毛象基因组。这种大样本量使研究小组能够确定在所有长毛象中常见的基因，因此可能是适应性的，而不是可能只在单个个体中出现的基因突变。Díez-del-Molino说："我们发现，一些以前被认为是长毛象的特殊基因实际上在长毛象之间是可变的，这意味着它们可能并不那么重要。"这是研究的共同作者MarianneDehasque在斯德哥尔摩古遗传学中心的古代DNA实验室工作的照片。总的来说，70万年前的Chukochya基因组共享大约91.7%的突变，这些突变引起了更现代的长毛象的蛋白质编码变化。这意味着，当长毛象第一次从其祖先草原猛犸象中分化出来时，许多长毛象的决定性特征--包括厚皮毛、脂肪代谢和寒冷感知能力--可能已经存在。然而，这些特征在楚科奇亚的后代中得到了进一步发展。"最早的长毛象还没有完全进化，"Dalén说，"它们可能有更大的耳朵，它们的毛也不同--与后来的长毛象相比，也许没有那么绝缘和蓬松。"更现代的长毛象在T细胞抗原上也有几个免疫突变，这在它们的祖先身上是看不到的。作者推测，这些突变可能赋予了增强的细胞介导的免疫力，以应对新出现的病毒病原体。与古代猛犸象DNA一起工作，会遇到一系列的障碍。Díez-del-Molino说："从野外工作到实验室工作，再到生物信息学，每一步都会有一些困难。"所有基因组被纳入这项研究的猛犸象都是在西伯利亚收集的，但研究人员希望在未来能将北美的长毛象分支出来并进行比较。Dalén说："我们几年前表明，在长毛猛犸象和哥伦比亚猛犸象的祖先之间存在着基因流动，所以这也是我们需要考虑的问题，因为北美长毛猛犸象可能也携带了非长毛猛犸象的基因。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1353571.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1353571.htm