克罗地亚萨格勒布一家博物馆中一根38岁尼安德特人的短小石化股骨，可能促成首个完整的智人近亲基因组序列的诞生，并帮助科学家理解人类的特殊之处。本周《科学》和《自然》杂志发表了两篇关于尼安德特人DNA部分序列分析的论文，论文团队表示：“我们正处于尼安德特人基因组学的黎明。”劳伦斯伯克利国家实验室基因组部门主任、《科学》杂志论文的主要作者爱德华·鲁宾宣称，“在未来几年，随着DNA测序技术的进步，毫无疑问我们将拥有尼安德特人基因组。”
鲁宾的研究小组和《自然》杂志论文背后的联盟（由德国莱比锡马克斯·普朗克进化人类学研究所主任斯万特·帕博领导）均以在克罗地亚温迪亚洞穴中发现的同一根38,000年前的骨骼样本为基础进行研究，他们使用了不同的方法来获得序列。鲁宾的研究小组采用了宏基因组学方法，将尼安德特人DNA片段整合到称为质粒的环状结构中，在细菌中扩增它们，然后使用已知的人类DNA序列来分离用于测序的链。帕博的研究小组使用了一种由位于康涅狄格州布兰福德的生物技术公司454生命科学公司开发的称为焦磷酸测序的技术，该技术利用了古代DNA通常是片段化的事实。第一步是将DNA分解成碎片。然后直接对这些碎片进行测序，研究人员通过将它们映射到人类基因组中的相似部分来重新组装它们。
鲁宾的方法获得了65,000个碱基对用于测序，而帕博（他也是《科学》杂志论文的共同作者）能够分析一百万个碱基对。考虑到人类基因组有32亿个碱基对，这些数字都只是沧海一粟。通过比较尼安德特人和人类DNA的相似序列，鲁宾的研究小组确定这两个基因组至少有99.5%的相同之处。（作为参考，黑猩猩是人类现存最近的亲戚，其基因组与人类基因组几乎有99%的相同之处。）这两个研究小组都估计了将成为尼安德特人的祖先谱系和将导致现代人类的谱系从共同祖先分化出来的时间：鲁宾的研究小组确定这一时间大约发生在706,000年前（误差范围为468,000至1,015,000年）；帕博的数字是516,000年，误差范围在465,000至569,000年之间。由于这两个研究小组的误差范围重叠，两位研究人员都表示它们在统计学上是等效的。“随着我们生成更多的序列，[分化估计]可能会趋于一致，”鲁宾说，他的团队还确定了尼安德特人和人类祖先停止杂交的时间点：大约在370,000年前。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的有影响力的故事的未来。
鲁宾认为，这些序列为“DNA时间机器”的开端奠定了基础，这将有助于更新关于人类和尼安德特人群的人类学推论。挥之不去的问题之一是，在人类迁出非洲并在30,000至40,000年前在欧洲遇到尼安德特人后，这两个人群是否发生过混杂。（就在本月，来自圣路易斯华盛顿大学和芝加哥大学的两项研究表明，来自人类DNA的间接证据表明发生了混杂。）鲁宾和帕博都报告说没有发现混合的证据。“我们不排除它，”鲁宾说。“显然，随着我们进一步深入未来并阅读更多内容，我们可能会看到这方面的证据。”华盛顿大学研究的物理人类学家和主要作者埃里克·特林考斯认为，鲁宾和帕博的结果并不排除他的假设。他说，关于人群混合有两个不同的问题：40,000年前是否发生过？以及，21世纪的欧洲人是否携带明显的尼安德特人基因？“他们试图回答第二个问题，并对第一个问题进行统计推断，”特林考斯解释道。
展望未来，鲁宾计划构建一个序列片段库，以便未来的研究人员可以轻松地将人类序列与尼安德特人序列进行比较。另一方面，帕博的研究小组计划在未来两年内使用来自单根骨骼的样本来构建尼安德特人基因组的粗略草图。“未来任何研究特定基因并发现人类和大型猿类之间存在功能重要性的科学家，并表明这确实具有功能重要性的人，都将能够立即在计算机中查看尼安德特人[是]什么样的，”帕博说。“尼安德特人基因组序列本身不会告诉我们是什么让人类变得特殊，它将始终与真正解决特定变化生物学的其他工作相结合，”他说。