在過去的十年中，研究人員在重建一些最接近，已經滅絕的親屬的基因組的過程中，取得了一系列令人印象深刻的發(fā)現(xiàn)。他們從尼安德特人和杰尼索瓦人的化石骨骼中提取了古老的DNA，他們在大約550,000-750,000年前從我們身上分裂出來。這兩組古代人類與我們不同，眉毛較重，身材較矮，肌肉較大，體毛較粗，可能與我們不同，因為社交生物較少。但在基因組水平上，它們與我們的智人相同，超過99%。

研究這些遺傳差異如何導致身體和行為表現(xiàn)出現(xiàn)差異的一種方法是關注那些分離智人的DNA不到1%的變化。來自我們古老的祖先。解決這些差異的另一種補充方法是研究表觀遺傳模式，即位于基因之上的化學代碼并調節(jié)它們的行為，如火車站的鐵路開關。表觀遺傳密碼的一個這樣的部分是甲基化模式，其控制像燈開關上的調光器這樣的基因。較高量的DNA甲基化(高甲基化)會降低基因的活性，而較低量的DNA甲基化(低甲基化)會增加基因的活性。不幸的是，表觀遺傳密碼與DNA不同 - 它很脆弱并且很快就會降解，而DNA可能在幾千年內保持完整。

現(xiàn)在，古代基因組研究及其衰變模式的最新進展使科學家能夠間接研究我們古代祖先中表觀遺傳密碼的部分 - 甲基化模式，以便我們可以將其與當今人類所見的模式進行比較。本月五月的基因組研究進展介紹了一個研究科學的研究人員組成的國際團隊，重建后生的部分代碼在穴居人和丹尼索瓦人。

為了重建古代人類的甲基化模式，該團隊首先分析了剩下的東西：骨碎片中發(fā)現(xiàn)的DNA序列。他們梳理了這些序列，尋找含有高比例的兩個堿基，胞嘧啶和胸腺嘧啶的DNA片段。這些Cs和Ts的較高比例是表觀遺傳甲基化的指示。這種情況有兩個原因：首先，甲基化學基團與胞嘧啶結合，其次，當甲基與胞嘧啶連接時，胞嘧啶 - 甲基通常會降解為胸腺嘧啶。這與未甲基化的胞嘧啶相反，后者通常會降解成尿嘧啶。因此，古代基因組中許多Cs和Ts的簇表明研究人員可以推斷出DNA甲基化的區(qū)域。

為了仔細檢查這些推論，研究人員將他們預測的甲基化模式與古代和現(xiàn)代人類共享的基因中的已知甲基化模式進行了比較，這些基因是調節(jié)基本細胞功能的管家基因。他們的管家基因的理論(低甲基化)模式與現(xiàn)代人類的實際模式高度相關，也許更重要的是，他們發(fā)現(xiàn)古代和活著的人類之間的甲基化模式沒有變化。研究人員對他們的研究結果感到放心，然后分析了尼安德特人和杰尼索萬骨細胞DNA的甲基化區(qū)域，并將其與現(xiàn)代人類37種不同骨樣本中的甲基化模式進行了比較。

他們發(fā)現(xiàn)的就像先前對古代基因組的研究中的似曾相識。在對這些研究小組進行分析后，研究人員發(fā)現(xiàn)，99%的甲基化模式在現(xiàn)代人與我們已滅絕的親屬之間是相同的。在這三組之間差異不大的1%內，研究人員確定了大約2,000個具有顯著不同甲基化模式的區(qū)域。這些區(qū)域中的一個位于HOXD基因中，這是一組有助于調節(jié)肢體生長的五個基因。在現(xiàn)今的人類中，HOXD9啟動子和HOXD10基因在所有樣本中均低甲基化，導致更高的表達，但在古代人類中這些區(qū)域是超甲基化，這可能表明較低的表達水平或徹底的基因沉默，導致較短的肢體和身材。研究人員認為，這些變化可能在現(xiàn)代人類肢體的演變中發(fā)揮了作用。

此外，該團隊研究了轉錄因子蛋白(TF)甲基化的差異。這些蛋白質影響其他蛋白質的表達，因此一個TF的甲基化模式的變化可以具有級聯(lián)效應，在整個基因組中波動。正如預期的那樣，TF甲基化模式存在差異，現(xiàn)今人類表現(xiàn)出影響肌肉，淋巴細胞和神經元生長發(fā)育的TF的變化，以及與HOXD9和HOXD10相互作用的另一種TF。研究人員認為這可能是一個線索，關于從古代人類到現(xiàn)代人類的TF甲基化的變化如何解釋整個基因組中的其他變化，他們認為這可能導致進化的“爆發(fā)”。

最后，研究小組發(fā)現(xiàn)了一個奇怪的發(fā)現(xiàn)：在現(xiàn)今的人類中，幾乎有20%具有不同甲基化模式(更高和更低)的基因被發(fā)現(xiàn)在疾病相關基因中。涉及這些基因的疾病包括神經疾病和精神疾病。盡管可能很容易得出結論，這些變化可能導致更高的疾病發(fā)生率，但研究人員告誡說，目前尚不清楚這些甲基化變化是否會導致疾病的出現(xiàn)，或者這些基因中的變化是否更為常見。

總體而言，研究人員發(fā)現(xiàn)了一種精確的方法來間接確定甲基化模式，重建已滅絕的人類中這部分表觀遺傳密碼，否則這些遺傳密碼會隨著時間的推移而丟失。這些模式闡明了古代人類基因組內部運作的一部分，以及它們與我們自己的基因組有何不同。研究人員很快指出，表觀遺傳模式的差異并不一定能解釋我們與古代同行之間的物理和行為差異。然而，這些差異可能有助于解釋智人，尼安德特人和杰尼索文之間的一些差異，以及導致其基因組結構微妙變化的機制。這些微小的變化可能最終導致行為和身體的變化，導致我們的現(xiàn)代形式，