人类DNA新基因揭示进化奥秘
人类DNA新基因揭示进化奥秘
最近，一项发表在《科学进展》上的研究发现，人类基因组中存在一种全新的重复基因簇序列——ELOA3。这种基因簇不仅在人类和非人灵长类动物中独有，而且在调节基因表达方面发挥着重要作用。这一发现不仅深化了我们对人类基因组的理解，也为癌症靶向药物的设计开辟了新的途径。
人类基因组中的“暗物质”
在过去的20年里，随着基因组测序技术的飞速发展，科学家们得以深入探索人类基因组的各个区域。人类基因组的很大一部分由重复的DNA序列组成，这些序列曾被视为无功能的“垃圾DNA”，但近年来的研究表明，它们可能在遗传多样性和进化中扮演着重要角色。
西北大学的研究团队在对人类细胞系中的一种抗癌化合物进行研究时，意外发现了一组编码ELOA3蛋白的基因。这种蛋白与已知的延伸蛋白A（ELOA）密切相关，而ELOA在调节RNA聚合酶Ⅱ（RNAPⅡ）转录过程中起着关键作用。RNAPⅡ是基因表达的核心酶，负责将DNA信息转录成RNA，进而指导蛋白质的合成。
独特的基因重复现象
研究发现，ELOA3基因簇具有一个非常独特的特征：多个基因位于同一基因位点，却编码相同的蛋白质。通常情况下，一个蛋白质由单一基因编码，即使有相关蛋白质，也会由位于不同染色体位置的基因编码。这种在同一位置重复出现的基因簇，在人类基因组中是首次发现。
更有趣的是，ELOA3基因簇不仅在人类中存在，也在非人灵长类动物中发现，但其他物种中则没有这种序列。而且，不同个体和不同灵长类物种之间的ELOA3基因重复数量也有所不同。这些观察结果表明，ELOA3基因簇在灵长类物种中经历了协同进化和基因同质化的过程。
新型转录调节因子
通过蛋白质生物化学技术，研究团队发现ELOA3与ELOA蛋白形成了一种不同的蛋白质复合体，通过独特的生化机制调节RNAPⅡ转录。这种新型的灵长类动物特有的RNAPⅡ延长因子的发现，不仅增强了我们对人类基因组生物学的理解，也为癌症靶向药物设计提供了新的思路。
ELOA3重复簇的动态性质可能反映了它在调节个体之间基因表达可变性方面的独特作用。这一发现是人类基因组生物学的一项重大突破，将对未来在转录调控、人类进化和重复DNA序列方面的研究产生深远影响。
人类基因组计划二期：全球合作的新篇章
就在不久前，由中国科学家发起，来自14个国家的科学家在国际知名学术期刊《细胞研究》上联合发表文章，倡议启动人类基因组计划二期（HGP2）。这一计划的目标是完成全球1%人口（约8000万人）的基因组测序，并探究遗传变异信息与临床的相关性，旨在构建更全面、更多样化的人类基因组图谱。
该计划的初步目标包括：
- 数据生成目标：完成全球超过1%人口的基因组测序，为人类泛基因组项目贡献来自20多个国家的5万个完整参考基因组，将多组学整合到精准医疗的标准和方法中，创建来自不同人群的大型多组学队列。
- 精准干预目标：定义携带者筛查、偶然发现、显性疾病、罕见疾病诊断和药物基因组学的最佳实践报告和干预措施，对所有测序的基因组实施临床可行的报告和干预，实施标准化的健康经济学研究，量化基因组引导干预的成本效益。
- 临床转化目标：编目HGP2测序的基因组中的所有遗传和多组学变异，阐明所有编目遗传和多组学变异的临床相关性，将基因组和多组学发现嵌入标准临床实践和精准公共卫生。
这一倡议由深圳华大基因科技有限公司、华大生命科学研究院、复旦大学、北京大学等机构的科学家共同发起，体现了全球科学界在基因组学研究领域的紧密合作。
尼安德特人与现代人的基因交流
最新一期《自然》与《科学》杂志同时发表了德国马克斯·普朗克进化人类学研究所和美国加州大学伯克利分校科学家的重要研究。研究团队对300名现代和古代现代人的基因组进行了深入分析，其中包括59名生活在2000至45000年前的个体。
研究发现，现代人类在45000多年前抵达欧洲，与尼安德特人的重叠时间至少有5000年。通过分析从骨骼碎片中分离出的高覆盖和低覆盖基因组，研究人员发现了两次显著的“混血事件”。基因流动开始于大约50000年前，持续了大约7000年，这个时间线与欧洲尼安德特人与现代人类重叠的考古证据非常吻合。
研究还发现，非洲以外的人类的多样化，可能正始于尼安德特人基因流动期间或之后不久，这可部分解释非洲以外人群中尼安德特人血统的不同水平。团队还分析了尼安德特人祖先在整个基因组中，随着时间推移而发生的变化。许多尼安德特人序列可能对人类有害，因此在进化过程中被积极而迅速地淘汰。
这一发现揭示了从尼安德特人到现代人类基因流动的复杂历史，强调了基因组数据在阐明人类迁徙和基因流动遗产方面的力量。尽管尼安德特人已经灭绝，但他们还是在现代人基因里永远留下了存在过的证据。2010年，尼安德特人基因组草图发布。研究指出，除非洲人之外的欧亚大陆现代人，平均有1%—4%的尼安德特人基因成分贡献。
进化论的新篇章
这些新发现不仅丰富了我们对人类基因组的认识，也为进化论提供了新的证据。ELOA3基因簇的发现表明，人类仍在不断进化，而不仅仅是停留在过去的某个阶段。人类基因组计划二期的启动，预示着全球科学界将在基因组学领域展开更深入的合作，为精准医疗和公共卫生带来新的突破。尼安德特人基因流动的研究则揭示了人类进化历程中复杂的基因交流历史，让我们对“人从哪里来”这一问题有了更深刻的理解。
科学探索永无止境，这些新发现只是人类基因组奥秘的冰山一角。随着技术的进步和研究的深入，我们有理由相信，未来将会有更多令人惊叹的发现等待着我们去探索。