丹尼索瓦人是發(fā)現(xiàn)于西伯利亞丹尼索瓦洞的古人類(lèi)，通過(guò)對(duì)骨頭化石的DNA檢測(cè)發(fā)現(xiàn)其屬于尼安德特人姊妹群【1】，最早發(fā)現(xiàn)的丹尼索瓦3號(hào)樣品（指骨）形成于距今約74,000到82,000年以前【2】，但是由于缺乏較為完整的骨骼化石樣品可供研究，我們對(duì)于丹尼索瓦人的解剖學(xué)特點(diǎn)或者說(shuō)骨骼特點(diǎn)還知之甚少。

在今年五月，由中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所陳發(fā)虎院士、蘭州大學(xué)張東菊副教授和德國(guó)馬普演化人類(lèi)學(xué)研究所Jean-Jacques Hublin教授帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了中國(guó)夏河縣的一件16萬(wàn)年前的人類(lèi)下頜骨化石，對(duì)其進(jìn)行古人類(lèi)蛋白分析后發(fā)現(xiàn)該化石是丹尼索瓦人，為丹尼索瓦人的體質(zhì)形態(tài)提供了重要的信息【3】（詳見(jiàn)：Nature | 中國(guó)學(xué)者發(fā)現(xiàn)16萬(wàn)年前青藏高原最早的占據(jù)者—夏河丹尼索瓦人。）

雖然丹尼索瓦人的DNA序列可能包含足夠的解剖學(xué)特征信息，但目前科學(xué)家們解碼這些數(shù)據(jù)的能力非常有限。

為了解決該問(wèn)題并希望通過(guò)基因組信息來(lái)重構(gòu)丹尼索瓦人的解剖學(xué)特點(diǎn)，2019年9月19日，以色列希伯來(lái)大學(xué)Liran Carmel研究組在Cell上發(fā)表文章“Reconstructing Denisovan Anatomy Using DNA Methylation Maps”，建立了利用甲基化圖譜重構(gòu)丹尼索瓦人骨骼特點(diǎn)的方法。

想要重構(gòu)丹尼索瓦人的解剖學(xué)特點(diǎn)，可能的方式是將單核苷酸多態(tài)性（Single nucleotide polymorphism，SNP）進(jìn)行綜合和預(yù)測(cè)。在歐洲人種中，科學(xué)家們對(duì)于皮膚、眼睛、頭發(fā)等顏色特征的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度已經(jīng)超過(guò)80%【4】，但是基于全基因組的分析（genome-wide association study，GWAS）準(zhǔn)確度還很低【5】。理想的情況下，為了得到比較丹尼索瓦人比較全面的信息，應(yīng)該直接測(cè)量基因的表達(dá)，但是由于RNA分子非常容易降解，古人類(lèi)樣品中RNA的測(cè)序還尚不可行。因此，Carmel研究組將目光放在了DNA甲基化上面。基因甲基化是基因組調(diào)控的關(guān)鍵層面，可以作為基因活性的代表。

在2014年Carmel研究組建立了一種可以重構(gòu)古人類(lèi)基因組DNA甲基化圖譜的方法，該方法基于對(duì)古DNA損傷模式的分析，甲基化與未甲基化的胞嘧啶具有不同的特點(diǎn)，因而可以用來(lái)區(qū)分古人類(lèi)基因組中甲基化與非甲基化的基因【6】。使用此方法，作者們重構(gòu)了丹尼索瓦人3號(hào)樣品、兩個(gè)尼安德特人樣品以及五個(gè)45，000到7，5000前年之前具有解剖結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代人類(lèi)的DNA甲基化圖譜【6,7】。另外有了55個(gè)現(xiàn)今人類(lèi)骨骼的甲基化圖譜以及5個(gè)黑猩猩的甲基化圖譜，作者們建立了一個(gè)綜合性的甲基化區(qū)域圖譜，標(biāo)記出了在古人類(lèi)進(jìn)化樹(shù)上在不同區(qū)域出現(xiàn)的分支位置【7】。

在建立好檢測(cè)系統(tǒng)后，作者們首先對(duì)該系統(tǒng)的準(zhǔn)確性進(jìn)行檢測(cè)。將已有的尼安德特人DNA甲基化圖譜所預(yù)測(cè)的解剖學(xué)特點(diǎn)與現(xiàn)有樣品進(jìn)行比對(duì)后確認(rèn)該系統(tǒng)的精度與準(zhǔn)確性是可靠的（圖1）。隨后作者們用該方法對(duì)丹尼索瓦人進(jìn)行預(yù)測(cè)，發(fā)現(xiàn)丹尼索瓦人與尼安德特人具有較為類(lèi)似的特點(diǎn)如頜骨突出、骨盆寬大（圖2）。但是丹尼索瓦人也有一些獨(dú)特的特征比如牙弓增長(zhǎng)，側(cè)顱擴(kuò)張（圖2）。這些預(yù)測(cè)也與現(xiàn)今已有的一些丹尼索瓦人樣品（例如許昌頭骨）的特點(diǎn)相吻合。

Liran Carmel研究組的工作建立了單向啟動(dòng)子甲基化圖譜與生物之間表型差異相關(guān)性的對(duì)應(yīng)關(guān)系以及預(yù)測(cè)方法。雖然現(xiàn)有的測(cè)試只能證明尼安德特人、黑猩猩以及丹尼索瓦人頜骨特點(diǎn)與預(yù)測(cè)出的特點(diǎn)相符，但是隨著更多的丹尼索瓦人樣品的發(fā)掘，將會(huì)有更完整的骨骼化石用以鑒定和調(diào)整該系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。即使如此，Liran Carmel研究組的工作也為一些缺少化石記錄的物種提供了重構(gòu)解剖學(xué)特征的重要工具，同時(shí)也為古人類(lèi)的研究提供了更多可供參考的信息。

原文鏈接：

https:///10.1016/j.cell.2019.08.035

制版人：小嫻子

參考文獻(xiàn)

1 Meyer, M. et al. A high-coverage genome sequencefrom an archaic Denisovan individual. Science338, 222-226,doi:10.1126/science.1224344 (2012).

2 Krause,J. et al. The complete mitochondrialDNA genome of an unknown hominin from southern Siberia. Nature 464, 894-897,doi:10.1038/nature08976 (2010).

3 Chen,F. et al. A late Middle PleistoceneDenisovan mandible from the xizangan Plateau. Nature 569, 409-412,doi:10.1038/s41586-019-1139-x (2019).

4 Walsh,S. et al. The HIrisPlex system forsimultaneous prediction of hair and eye colour from DNA. Forensic science international. Genetics 7, 98-115, doi:10.1016/j.fsigen.2012.07.005 (2013).

5 Price,A. L., Spencer, C. C. & Donnelly, P. Progress and promise in understandingthe genetic basis of common diseases. Proceedings.Biological sciences 282,20151684, doi:10.1098/rspb.2015.1684 (2015).

6 Gokhman,D. et al. Reconstructing the DNAmethylation maps of the Neandertal and the Denisovan.Science 344, 523-527,doi:10.1126/science.1250368 (2014).

7 Gokhman,D. et al. Extensive RegulatoryChanges in Genes Affecting Vocal and Facial Anatomy Separate Modern fromArchaic Humans. bioRxiv, 106955,doi:10.1101/106955 (2017).