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我是谁我从哪来?古DNA将揭开人演化的面纱(4)

我是谁我从哪来?古DNA将揭开人演化的面纱(4)
2018-05-03 10:15:20 新浪科技

另外还有一点,大家也意识到,其实我们在获得样品过程中,尽量减少对他体质的影响,可以看到我们在这里,只是对他骨骼中非常小的部分取一个骨粉,所以影响并不大,对他们的其他研究并没有受到我们的影响。

此外我想给大家说一下,古DNA可以这么讲,虽然在上世纪八十年代就已经兴起,但是在最近十年,可以说是古DNA迅速发展而且非常繁荣的阶段,它的繁荣其实跟它的技术还有大数据挖掘有很大的关系。比如古DNA跟下一代测序仪(二代测序)结合,出现了第一个古人类尼安德特人的基因组草图,同时也出现了未知的古人类,丹尼索沃人。另外高效的单链文库建设,使得我们获得了高质量的古DNA组。这个高质量什么概念?就是跟我们通过现代的某一个个体获得的基因组质量,是可以相媲美的,而且后期很多人用这个做了相关研究。另外一个很重要的,就是我们开发了有效捕获大量的核DNA(的技术),使得之前微生物含量很高的样品,都成为我们研究的可能(对象)。

另外就是有效地获得短片段,这个字眼可能并不起眼,但是我可以通过一个实例让你知道它的重要性。比如说在2014年前的研究,都认为古DNA是跟生物化学中DNA降解有很大关系的,所以在常规环境下,它的极限时间是十万年,也就是说十万年以内的DNA是可能获得的,十万年以上的DNA是很难获得的。但是通过这样有效富集古DNA(的技术),使得这里看到的非冰冻层里的DNA提取,由原来的十万年,提升到了四十万年,而且这个四十万年就是一个古人类的遗址,让我们获得了很多信息。所以我们可以看到DNA技术的开发对于古DNA的影响,同时由于技术带来大量的数据,使得我们这个领域跟生物信息还有数据挖掘,也有很大的关联。

高效捕捉DNA

高效捕捉DNA

在这里我想取其中的一个技术,也就是有效富集大量核DNA,它对于这个领域是怎么推动的,而且它本身捕获的方式是什么样的情况。首先我们会涉及非常多的跟基因组有关的探针和位点,在这个基础上,我们再把相关骨样中的DNA跟探针进行富集,这个原理和常规的一样,但是我们有很关键的针对探针的扩增(技术),使得我们能够有效地获得古DNA。杂交以后,把它固定在对应的磁珠上,最后洗涤掉溶液中的古DNA,就达到了富集作用。

我想通过实例让大家知道这个效果,这里看到的实例是距今四万年前的一个个体,他的DNA,比如21号染色体,在这个个体中只占到了0.0003%(在富集以前),但是在富集之后,他的DNA能达到47%,而且富集过程中,我们把它的复杂性也保留下来了。由于这项技术的开发,也使得我们研究的古DNA对象大大扩大。比如近三年的这些研究中的很多研究对象,是来自大洋洲这种炎热的地方,甚至是非洲,甚至是四十万年前的个体,都使得原来不可能获得的相关数据成为可能。在这种情况下,其实我想让大家知道,虽然这个领域在近十年发展得非常迅猛,但是在这个过程中,也是跟我们相关人员的努力(分不开的),相关人员对很多不同的挑战,以及在这个过程中保持的科学好奇心,才使得我们刚刚看到的繁荣成为可能。

人类演化历史

人类演化

人类演化

接下来我要给大家稍微介绍一下人类演化,在这里只是简单地给一些背景。比如说我们都知道,人类的祖先最早出现在非洲,目前争议最大的是现代人的起源,但是对于人类本身的起源是没有任何争议的。而我们的研究框架是在人类整个大的框架下进行的延续。虽然人类在180万年前走出非洲,但是之后有很多不同的类型在我们现在的欧亚大陆上都有发现。比如这里看到的尼安德特人,还有亚洲这边的丹尼索沃人,还有大家都知道的北京人、大荔人、马坝人等等。

但这里指的两个人,是我们目前有核基因组的相关的个体。我们有相关个体之前,很多人认为相关现代人走出非洲的时候,很有可能是完全取代当时的古人类,而没有任何基因交流的。但是一直到2010年的时候,也就是尼安德特人第一个基因组草图出来的时候,才知道这种绝对取代并非真实的。因为尼安德特人,对于我们现在的现代人,只要不是非洲人,都会有1%到2%甚至4%的尼安德特人的基因组,这是在2010年通过尼安德特基因组草图才知道的。

另外一个人就是丹尼索沃人,丹尼索沃人并没有像尼安德特人对所有的人群都有影响,他主要是对于大洋洲(有影响),之后我们还会针对这两个人群,给大家做更多的介绍。但在这里,我主要想让大家知道,在过去的几万年里面,其实发生了非常多的故事。在早期现代人跟这些灭绝的古人类或相关古人类共存的阶段里面,到底这些早期现代人是怎么演化成现在的亚洲人还有欧洲人的呢?还有他们在共存的过程中发生过什么?接下来主要针对这两个主线向大家介绍。

首先是关于它的不同人群,就是现代人群形成的特点。在2016年以前,早于7000年的基因组个体是非常少的,只有零星几个,但是在2016年,由于刚提到的富集的方法,使得我们从几个个体,扩展到了51个个体。这51个个体针对的是基因组,基因组的染色体是父母相互互补,然后对后代影响。这一个个体代表了跟这个个体相关的所有的群体。所以这51个个体,对于我们研究冰河时期(的古人类很有帮助)。大家可能对冰河时期的概念不是很清楚,但是末次冰期大家可能听过,也就是说这51个个体大概是从4万5千年前到距今7千多年,它经历了末次冰期还有末次冰期结束。在这个过程中,我们就非常好奇这些人在这种环境下,会有什么影响?

末次盛冰期

末次盛冰期

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