尼安德塔人基因組計畫

尼安德塔人基因組計畫是一項始於2006年7月的科學家團隊合作，旨在對尼安德塔人基因組進行定序。

該計畫由美國康乃狄克州布蘭福德的生物技術公司「454生命科學」發起，並由德國的馬克斯·普朗克演化人類學研究所協調。2010年5月，該計畫發表了尼安德塔人基因組的初步草圖（Vi33.16、Vi33.25、Vi33.26），此草圖基於對四十億個尼安德塔人DNA鹼基對的分析。研究確定，尼安德塔人與解剖學上的現代人之間發生了某種程度的基因混合，並提出證據顯示其基因組元素存留於非洲以外的現代人體內。

2013年12月 ，首次報導了尼安德塔人的高覆蓋率基因組。DNA是從一位被研究人員稱為「阿爾泰尼安德塔人」的女性尼安德塔人的趾骨碎片中提取的。該趾骨發現於西伯利亞阿爾泰山的丹尼索瓦洞，估計已有五萬年歷史。

研究發現

研究人員從克羅埃西亞文迪亞洞穴三具三萬八千年 歷史的女性標本的股骨，以及在西班牙、俄羅斯和德國發現的其他骨骼中提取DNA，從而復原了尼安德塔人的古DNA。定序僅需約半公克的骨骼樣本（或21個 各重50–100毫克的樣本），但計畫面臨諸多困難，包括樣本受到移生於標本體內的細菌，以及在挖掘現場和實驗室處理骨骼的人員所污染。

2009年2月 ，由斯萬特·帕博領導的馬克斯·普朗克研究所團隊宣布，他們已完成尼安德塔人基因組的第一份草圖。對數據的早期分析在《尼安德塔人基因組：一個被推向滅絕的人類物種》中指出，「在現代人基因中沒有發現尼安德塔人基因的顯著痕跡」。新的結果顯示，一些成年標本具有乳糖不耐症。對於是否可能複製尼安德塔人的問題，帕博評論道：「從化石中提取的DNA開始，這在現在和未來都是不可能的。」

2010年5月 ，該計畫發布了關於已定序基因組的報告草案。與檢查粒線體DNA（mtDNA）時的發現相悖，他們證明尼安德塔人對非洲以外的現代人基因有廣泛貢獻，範圍介於1%至4%。根據他們在歐亞大陸的智人樣本（法國人、漢人和巴布亞人），作者們指出，雜交很可能在智人遷徙到歐洲之前，已發生在黎凡特地區。這一發現因缺乏支持其論述的考古證據而備受爭議。化石證據無法確切地證明尼安德塔人和現代人曾在該時間和地點有過近距離接觸，因此除非他們屬於同一物種，否則無法共享DNA。 根據2010年的初步定序，現代人與尼安德塔人基因組的核苷酸序列有99.7%是相同的，相比之下，人類與黑猩猩共享約94%的序列。（一段時間以來，有關黑猩猩與人類共同性的研究將99%的共同性修正為94%，顯示人類與黑猩猩之間的基因差距遠大於最初的設想，但其他研究則指出，人類、黑猩猩和倭黑猩猩之間的差異僅約1.0–1.2%。）

此外，2010年對西伯利亞丹尼索瓦人mtDNA的發現與分析顯示，其在大約16,500個鹼基的mtDNA鏈中，與現代人相差385個 鹼基（核苷酸），而現代人與尼安德塔人之間的差異僅為202個鹼基。相比之下，黑猩猩與現代人之間的差異約為1,462個 mtDNA鹼基對。當時對該標本的細胞核DNA分析仍在進行中，預計將釐清此發現是否為一個獨立的物種。儘管丹尼索瓦人的mtDNA譜系早於現代人與尼安德塔人的分歧，但溯祖理論並不排除其細胞核DNA有更晚近的分歧日期。

在高加索山脈西北山麓的梅茲邁斯卡亞洞穴中，發現一具嬰兒的部分骨骼，其肋骨碎片於1999年經放射性碳定年法測定年代為29,195±965 B.P.，因此必定是尼安德塔人。為進行mtDNA定序而復原的古DNA顯示，其與西邊約2,500公里外德國的費爾德霍夫尼安德塔人有3.48%的差異；2011年的親緣關係分析將兩者歸入一個與現代人不同的演化支，這意味著他們的mtDNA類型可能未曾貢獻於現代人的mtDNA基因池。

2015年，特拉維夫大學的Israel Hershkovitz報告指出，在以色列北部一個洞穴中發現的一個頭骨，「可能屬於一位約五萬五千年前在該地區生活並死亡的女性，這是首次將現代人置於該時空背景下」，這指出了如果尼安德塔人當時在場，現代人與其首次雜交的潛在時間和地點。

2016年，該計畫發現尼安德塔人與現代人曾多次交配，而尼安德塔人與丹尼索瓦人僅雜交過一次，現代美拉尼西亞人的基因組即為此提供了證據。

2006年，兩個研究同一樣本的研究團隊發表了他們的研究成果，分別是Richard Green及其團隊在《自然》期刊，以及James Noonan的團隊在《科學》期刊上發表的文章。這些結果受到一些質疑，主要圍繞尼安德塔人是否可能混入現代人基因組的問題。

2006年，Richard Green的團隊使用了一種當時由454生命科學公司開發的新定序技術，該技術能放大單一分子以進行定性，並獲得了超過二十五萬個獨特的短序列（「讀取」）。此技術提供隨機定位的讀取，因此感興趣的序列——即現代人與尼安德塔人之間有差異的基因——也會隨機出現。然而，這種直接定序方式會破壞原始樣本，因此要獲得新的讀取，就必須破壞性地定序更多樣本。

由Edward Rubin領導的Noonan團隊則使用了一種不同的技術，即將DNA片段插入細菌中，由細菌對單一DNA片段進行多次複製。他們證明了尼安德塔人的基因組序列可以透過一種基於宏基因組庫的方法來復原。樣本中的所有DNA都被「永存」於宏基因組庫中。先選定一個DNA片段，然後在微生物中進行增殖。由此產生的尼安德塔人DNA序列便可進行定序，或對特定序列進行研究。

總體而言，他們的結果相似。其中一個團隊認為人類與尼安德塔人的基因組之間存在混合，而另一個團隊則未發現混合，但兩個團隊都承認數據集不夠大，無法給出明確的答案。

Noonan及其團隊的發表揭示，在某些位置上，尼安德塔人的DNA序列與黑猩猩的DNA相符，但與現代人的DNA不符，這使得首次得以粗略計算出智人與尼安德塔人的最近共同祖先的年代。該研究團隊估計，他們的尼安德塔人樣本與智人參考序列的最近共同祖先生活在706,000 年前（分歧時間），並估計人類與尼安德塔人的祖先族群在370,000 年前分離（分離時間）。

根據粒線體DNA的分析，尼安德塔人與智人譜系的分離時間估計可追溯至76萬至55萬年前之間（95%信賴區間）。

從埃爾西德龍1253號和1351c號標本的尼安德塔人DNA中，發現了與現代人相同的語言相關基因FOXP2的突變，這顯示尼安德塔人可能與現代人共有某些語言能力。

參見

一般：

外部連結

• 「尼安德塔人基因組計畫網站」

• 「基因演算法模型顯示現代人勝過尼安德塔人」 2008年一篇同儕審查論文的簡短摘要
• 「最後的尼安德塔人」 《國家地理》，2008年10月
• MSNBC 「尼安德塔人基因組計畫啟動」 2006年11月22日。
• BBC新聞 Paul Rincon，「尼安德塔人DNA秘密揭曉」 2006年11月15日
• 「歡迎來到尼安德塔人基因組學」 2006年11月17日
• 「尼安德塔人基因組定序帶來驚人結果，並為未來研究開啟新門」 2006年11月15日

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