Science专题特刊：人类基因组缺失的大约1万个DNA片段可能是使我们成为人类的原因

根据美国耶鲁大学、布罗德研究所的研究人员领导的一项新研究，与其他灵长类动物的基因组相比，人类基因组缺乏的东西可能与我们进化史上增加的东西一样对人类的发育至关重要。这一新发现，填补了人们对人类基因组历史性变化认识上的一个重要空白。相关研究结果发表在2023年4月28日的Science期刊上，论文标题为“The functional and evolutionary impacts of human-specific deletions in conserved elements”。

虽然从不同物种的基因组中收集数据的能力的革命使科学家们能够确定人类基因组特有的添加部分，例如对人类产生说话能力至关重要的一个基因，但是人们对人类基因组中缺少的东西却没有给予关注。

在这项新的研究中，这些作者通过对灵长类动物的DNA进行更深入的基因组研究，显示在我们的进化历史过程中，失去了大约1万个遗传信息片段---大多数是小到几个碱基对的DNA，这使得人类与黑猩猩（我们最亲近的灵长类动物）有所不同。其中的一些缺失的遗传信息与涉及神经元和认知功能的基因密切相关，包括一个与发育中大脑内的细胞形成有关的基因。

这些作者发现，这10000个缺失的DNA片段存在于其他哺乳动物的基因组中，对所有人类来说都是共同的。

这些作者说，这些DNA片段缺失在所有人类中变得保守的事实证明了它们在进化中的重要性，表明它们赋予了一些生物优势。

论文共同通讯作者、耶鲁大学医学院遗传学助理教授Steven Reilly说，“通常我们认为新的生物功能必须需要新的DNA片段，但是这项研究向我们表明，缺失遗传代码可能导致深刻的后果，使我们成为一个独特的物种。”

人类特有的缺失，从其他动物高度保守的区域移除核苷酸。图片来自Science, 2023, doi:10.1126/science.abn2253。

这篇论文是Zoonomia项目（Zoonomia Project）发表在最新一期Science期刊上的几篇论文之一，该项目是一项国际研究合作，通过比较当今240种哺乳动物的DNA序列，对哺乳动物基因组的多样性进行分类。

在他们的研究中，这些作者发现，在从小鼠到鲸鱼的大多数其他哺乳动物物种的基因组中发现的一些DNA序列在人类中消失了。他们说，其中的一些序列缺失并没有破坏人类的生物学，而是创造了新的基因编码，消除了通常会关闭基因的序列元件。

Reilly说，这种遗传信息的缺失所产生的效果相当于从“isn't”一词中剔除三个字符--“n't”，从而创造出一个新词“is”。他说，“[此类缺失] 可以微调如何制造人类的指令的含义，有助于解释我们更大的大脑和复杂的认知。”

这些作者使用了一种叫做大规模平行报告基因分析（Massively Parallel Reporter Assays, MPRA）的技术，该技术可以同时筛选和测量不同物种之间成千上万个基因变化的功能。

参考资料：

James R. Xue et al. The functional and evolutionary impacts of human-specific deletions in conserved elements. Science, 2023, doi:10.1126/science.abn2253.