The Innovation | 灵长类基因组揭开人类演化和疾病之谜

导 读

人类起源和演化之谜是最具挑战性的科学问题之一。近20年来，基因组学分析在该问题的探究中展现出了强大威力。日前，我国科学家主导的国际灵长类基因组计划发布了233个灵长类物种的基因组，并进行了系统的基因组学研究，极大地提升了我们对灵长类演化和人类疾病的理解。

图1 图文摘要

理解人类演化的关键之一是比较人与非人灵长类物种的基因组序列，从而识别人类演化过程中发生的独特遗传变异。然而，自2001年人类基因组草图发布以来，至今只有不到10%的灵长类物种基因组被解析，因此，我们对灵长类演化关系的了解仍然很有限。为解决此问题，中国科学家主持的灵长类基因组计划 (PGP) 联盟最近进行了一项全面的基因组学分析工作。研究人员对233个灵长类物种进行了短读长测序，并利用长读长测序技术组装了27个灵长类物种的高质量基因组。这些丰富的灵长类数据为探索人类演化相关的关键科学问题提供了重要基础，比如遗传多样性与适应性、物种分化与形成、演化医学与人工智能（AI）等。

遗传多样性和适应性：遗传多样性和突变率对于理解复杂的生物多样性和创新表型的出现至关重要。一方面，高质量的灵长类基因组能够使研究人员更准确地识别与灵长类动物创新表型（比如大脑、骨骼结构和消化相关的特征）相关的大尺度结构变异。另一方面，利用覆盖近一半灵长类物种的基因组数据，研究人员系统探讨了一系列经典的演化问题，比如不完全谱系分选 (ILS)、中性演化和自然选择之间的关系。

物种分化与形成：物种形成是演化研究中最基本、最重要的问题之一，探究物种形成机制有助于了解生物多样性和人类起源。利用高质量的灵长类基因组数据，研究人员在探究杂交对物种形成和适应性辐射中的作用等方面取得的重要发现，挑战了传统观念中杂交物种形成仅限于植物和少数动物的观点。此外，研究人员探索了与形态学和社会行为差异、驱动物种形成等遗传创新相关的演化机制，这些工作有效整合了宏观层面的表型分析和微观层面的分子演化研究模式，开辟了物种形成研究的新路径。

演化医学与AI：人类医学基因组学领域中一般通过大型队列、家系和病例对照研究来确定常见和罕见变异，并将其与人类疾病风险相关联。考虑到非人灵长类与人类在遗传上的相似性， 研究非人灵长类变异可以帮助预测人类疾病风险。研究人员基于丰富的灵长类变异位点信息，结合最先进的AI技术，开发了一款强大的、可以寻找与疾病发生相关的遗传变异工具：PrimateAI-3D。该工具有效整合了非人灵长类资源与演化生物学、医学基因组学和人工智能，将极大推进人类在演化和疾病领域的快速发展。

总结与展望

对于未来的灵长类基因组研究，以下四个方面值得重点关注：（1）构建灵长类物种及群体端粒到端粒水平的基因组；（2）注释非人灵长类基因组的调控元件（如中国科学院昆明动物研究所发起的猕猴ENCODE计划）；（3）开展基于非人灵长类化石的古DNA研究；（4）建立数据共享和有效协作的机制。

责任编辑

魏勇军    郑州大学

杨   松    南开大学

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原文链接：https://www.cell.com/the-innovation/fulltext/S2666-6758(23)00095-4

本文内容来自Cell Press合作期刊The Innovation第四卷第四期以Commentary发表的“Exploring the primate genome: Unraveling the mysteries of evolution and human disease” (投稿: 2023-06-04；接收: 2023-06-21；在线刊出: 2023-06-21)。

DOI: https://doi.org/10.1016/j.xinn.2023.100467

引用格式：He Y., and Mao Y. (2023). Exploring the primate genome: Unraveling the mysteries of evolution and human disease. The Innovation. 4(4),100467.

作者简介

和耀喜，中国科学院昆明动物研究所副研究员，中国科学院青年创新促进会会员，中国科学院特聘研究骨干，云南省“兴滇英才支持计划”青年人才。主要从事人类的适应性演化研究。研究集中在高原人群的低氧适应和灵长类的表型演化。目前以第一或通讯作者发表SCI研究论文14篇。

毛亚飞，上海交通大学独立PI，获上海高层次（海外）人才、日本JSPS人才计划支持。主要从事灵长类适应性性状和脑疾病研究，以第一或通讯作者于Nature、Nature Methods、Genome Biology等期刊发表多篇文章。实验室长期招聘博士后、技术员，欢迎联系[e-mail]。

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The Innovation是一本由青年科学家与Cell Press于2020年共同创办的综合性英文学术期刊：向科学界展示鼓舞人心的跨学科发现，鼓励研究人员专注于科学的本质和自由探索的初心。作者来自全球54个国家；已被126个国家作者引用；每期1/5-1/3通讯作者来自海外。目前有196位编委会成员，来自21个国家；50%编委来自海外；包含1位诺贝尔奖获得者，37位各国院士；领域覆盖全部自然科学。The Innovation已被DOAJ，ADS，Scopus，PubMed，ESCI，INSPEC，EI等数据库收录，2022年影响因子为32.1，CiteScore为23.6。秉承“好文章，多宣传”理念，The Innovation在海内外各平台推广作者文章。

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