爱睡懒觉的人终于找到“借口”了！

近日，一篇发表在 Genome Biology and Evolution 杂志上的研究发现，那些爱睡懒觉的人，大概是没能遗传到尼安德特人祖先的“昼夜节律”基因，而这些基因也可能促使了今天一些人的 "早起倾向"。


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人类获得类人猿适应环境基因

从解剖学角度看，所有现代人都可追溯到大约 30 万年前的非洲，那里的环境因素塑造了我们祖先的许多生物特征。大约 7 万年前，现代欧亚人类的祖先开始向欧亚大陆迁徙，在那里他们遇到了多种多样的新环境，包括日照和温度季节性变化更大的高纬度地区。

但其他类人猿，如尼安德特人和丹尼索瓦人，已经在欧亚大陆生活了 40 多万年。这些古人类大约在 70 万年前与现代人分化，因此，我们的祖先和古人类在不同的环境条件下演化。

结果，我们的祖先和古人类在不同的环境条件下积累了特定世系的遗传变异和表型。当人类祖先来到欧亚大陆时，他们与大陆上的古人类杂交，这为人类获得已经适应这些新环境的基因变异创造了可能性。

先前的研究表明，现代人的大部分古人类祖先并不是有益的，而是被自然选择清除的，但人类种群中残留的一些古人类变种却显示出适应环境的证据。例如，古人类基因变异与藏族人在高海拔地区的血红蛋白水平差异、对新病原体的免疫抵抗力、皮肤色素沉着水平和脂肪组成有关。

光照模式和水平的变化会对生物和行为产生影响，从而导致演化适应。科学家以前曾对昆虫、植物和鱼类的昼夜节律适应性演化进行过广泛的探索，但对人类的研究并不深入。


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尼安德特人和现代人“昼夜节律”差异

尼安德特人和丹尼索瓦人生活了几十万年的欧亚大陆环境位于较高纬度，日照时间更加多变。因此，研究人员探讨了是否有基因证据表明尼安德特人和现代人的“昼夜节律”存在差异。

研究人员结合文献检索和专家知识，确定了一组 246 个昼夜节律基因。他们发现了每个人种特有的数百个基因变异，这些变异有可能影响昼夜节律时钟相关基因。

利用人工智能方法，研究发现了 28 个昼夜节律基因中含有可能改变古人类剪接的变体，以及 16 个昼夜节律基因可能在现今人类和古人类之间受到不同的调控。

这表明古人类和现代人的昼夜节律时钟在功能上可能存在差异。由于欧亚现代人的祖先与尼安德特人杂交，因此一些人类有可能从尼安德特人那里获得了昼夜节律变体。

为了验证这一点，研究人员在英国生物库的几十万人的大型群组中，探讨了引入的尼安德特人的基因变异是否与身体对清醒和睡眠的偏好有关。

他们发现了许多对睡眠偏好有影响的变异，最引人注目的是，他们发现这些变异持续增加了 "晨醒"，即早起的倾向。这表明对该性状有方向性影响，而且与在其他动物身上观察到的对高纬度的适应性一致。


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人类早起增加与昼夜节律缩短有关

这在高纬度地区很可能是有益的，因为它已被证明能使睡眠/觉醒更快地与外部时间线索相一致。果蝇需要缩短昼夜节律周期才能与高纬度地区延长的夏季光照时间同步，而缩短昼夜节律周期的选择导致自然果蝇种群随着纬度的增加而递减。

因此，变异中的早起倾向可能表明，生活在高纬度地区的种群选择缩短昼夜节律。早起的倾向可能对我们生活在欧洲高纬度地区的祖先的演化有益，因此也是尼安德特人值得保留的遗传特征。

论文的第一作者John A. Capra说："通过将远古DNA、现代人的大规模基因研究和人工智能相结合，我们发现尼安德特人和现代人的昼夜节律系统存在实质性的基因差异。通过分析现代人基因组中残留的尼安德特人DNA位点，我们发现了一个惊人的趋势：其中许多基因位点对现代人昼夜节律基因的控制有影响，即这些现代人倾向于早起。”

这种变化与生活在高纬度地区对动物昼夜节律时钟的影响是一致的，而且很可能使昼夜节律时钟更快地与季节性光照模式的变化保持一致。

研究人员表示，下一步的工作将这些分析应用到更多样化的现代人类种群中，探索在模型系统中发现的尼安德特人对昼夜节律的影响，并将类似的分析应用到其他潜在的适应性特征中。


参考文献：

KeilaVelazquez-Arcelay et al, Archaic Introgression Shaped Human CircadianTraits,Genome Biology and Evolution (2023). DOI:10.1093/gbe/evad203