古基因組揭示烏茲別克斯坦史前人群遺傳演化史

近來，由我國團隊主導的國外區(qū)域人群的古基因組研究通過大規(guī)模核基因組的捕獲、測序和分析，揭示出烏茲別克斯坦人群自青銅時代至鐵器時代的遺傳結(jié)構(gòu)變化與遺傳連續(xù)性，以及月氏人群與貴霜人群之間的遺傳聯(lián)系。古代游牧民族月氏由中國西遷進入中亞是世界歷史進程中的重要事件。該事件在絲綢之路東西方文明交流與互動中有著不可忽視的地位。考古學研究發(fā)現(xiàn)，從分布地域、埋葬習俗及來源、宗教文化、經(jīng)濟形態(tài)等特征來看，位于烏茲別克斯坦南部鐵器時代的拉巴特墓地（Rabat）被確認為月氏文化遺存，其大致年代為公元前2世紀末期到公元1世紀前期；謝爾哈拉卡特墓地（Serkharakat）被確認為貴霜文化遺存，兩者都屬于鐵器時代遺存。烏茲別克斯坦位于歐亞草原南部邊緣，天山沿線西部地區(qū)，此地區(qū)的青銅時代巴克特里亞·馬爾吉阿納文明區(qū)（BMAC），一直以來是國際學術(shù)研究的熱點。作為青銅時代的延續(xù)和發(fā)展，考古學研究指出這些鐵器時代墓地古人群遷徙和交流非?；钴S，導致不同文化人群的遷徙與交流大幅增加，但一直沒有確鑿的證據(jù)。為深入探究這些遺址中古人群的遷移、交流等科學問題，從遺傳學角度直接觀察其人群遺傳成分的融合情況，古人類學家從國際考古獲取的烏茲別克斯坦南部拉巴特墓地（Rabat）、謝爾哈拉卡特墓地（Serkharakat）和德爾康墓地（Dehkan）的人骨樣本中成功捕獲、測序27例鐵器時代（距今約2100—1900年）的人類古核基因組。結(jié)果表明在鐵器時代的烏茲別克斯坦區(qū)域，伊朗農(nóng)業(yè)人群與歐亞草原牧民之間的聯(lián)系與交流更加緊密；同時也表明了歐亞草原牧民向南遷移至烏茲別克斯坦南部地區(qū)，影響了以拉巴特人群為代表的月氏文化相關(guān)人群，及以謝爾哈拉卡特人群為代表的貴霜文化相關(guān)人群的形成。盡管拉巴特墓地（相對單一）的墓葬形式、葬式葬俗等文化面貌與謝爾哈拉卡特墓地（多種墓葬形式和葬俗、多樣文化）不同，但是其相關(guān)的人群之間具有較近的遺傳關(guān)系。未來還需要在該區(qū)域搜集更多時空框架下的個體數(shù)據(jù)，以研究相關(guān)人群互動的復雜過程。（Molecular Biology and Evolution, 2021, 38(11): 4908-4917）

東亞最早具有現(xiàn)代人面部特征的人類化石

安徽省東至縣境內(nèi)的華龍洞遺址出土30余件古人類化石，其中包含一件較完整的頭骨化石。此外，還發(fā)現(xiàn)數(shù)百件石器，大量哺乳動物化石及動物骨骼表面切割、砍砸痕跡等多種反映古人類生存行為的證據(jù)。通過鈾系測年、動物群組成分析及地層對比，確定古人類化石年代為距今33.1萬—27.5萬年之間。這是繼周口店之后，在中國發(fā)現(xiàn)的人類化石數(shù)量最為豐富且含有石器等人類活動證據(jù)的更新世中期人類化石地點。編號為華龍洞6號（HLD 6）的完整頭骨保存有完整的面部骨骼，呈現(xiàn)鑲嵌性（mosaic）形態(tài)特征，除部分眶上部和顴部特征與周口店、南京、大荔、金牛山等更新世中期直立人及古老型人類相似外，多數(shù)面部特征位于早期現(xiàn)代人及現(xiàn)代人類變異范圍?？茖W家利用傳統(tǒng)形態(tài)描述、高清晰度CT、多變量統(tǒng)計等方法對華龍洞6號面部骨骼進行詳細的形態(tài)觀察與測量，并將其與世界范圍內(nèi)的更新世古人類及現(xiàn)代人類標本進行對比分析，然后對華龍洞人類頭骨進行了面貌復原，清晰、直觀地展示了30萬年前生活在華龍洞古人類的容貌特征，顯示出年輕的、與現(xiàn)代人相似的個體面容。這項研究進一步證明了東亞中更新世晚期人類演化多樣性，說明東亞地區(qū)人類從古老形態(tài)向現(xiàn)代形態(tài)的演化過渡在30萬年前已經(jīng)發(fā)生，對比以往的認識，將該時間節(jié)點提早了8—10 萬年。（Journal of Human Evolution, 2021, 161, 103052）

減肥有望：科學家發(fā)現(xiàn)飲食誘導產(chǎn)熱的關(guān)鍵蛋白

肥胖是一種慢性疾病，可導致多種疾病的發(fā)生。隨著經(jīng)濟發(fā)展和久坐等不良生活方式的擴散，肥胖的患病率呈快速增長。長期能量攝入超過能量消耗造成脂肪累積是肥胖發(fā)生的根本原因，因此，減少能量攝入或促進能量消耗是防治肥胖的策略。然而，迄今為止，臨床應用的減肥藥物多通過抑制食欲而實現(xiàn)減重，因作用于中樞可產(chǎn)生諸多不良反應，難以滿足臨床減重需求。促進能量消耗是實現(xiàn)減重的另一理想策略，但目前臨床尚無相關(guān)藥物，因此一直是代謝領(lǐng)域內(nèi)的研究熱點。飲食減肥法是目前常用的減肥模式。近幾年流行的間歇性輕斷食（Intermittent fasting, IF）減肥法根據(jù)禁食時間可分為每天限制時間飲食、1:1飲食（進食一天、饑餓一天）、5:2飲食（進食5天、饑餓2天）等。近期的研究發(fā)現(xiàn)，該方法確能提高能量消耗、改善肥胖狀況；臨床研究也證實該方法能降低肥胖人群的體重。因此全面解析IF抑制肥胖的分子機制對新減肥藥物的開發(fā)具有重要指示作用。機體各器官間的相互作用對維持機體代謝平衡至關(guān)重要，而器官之間的相互作用是否在間歇性輕斷食的減重作用中發(fā)揮作用尚不清楚。妊娠區(qū)帶蛋白（Pregnancy zone protein, PZP）是肝臟特異性高分泌蛋白。研究人員發(fā)現(xiàn)，在小鼠和人體內(nèi)，肥胖個體的血清以及肝臟PZP蛋白水平低于正常體重的個體；而進食狀態(tài)下，小鼠和人體的血清和肝臟中PZP蛋白增加，提示PZP蛋白可能參與進食后機體代謝的調(diào)控。研究發(fā)現(xiàn)，肝臟分泌的PZP蛋白可激活棕色脂肪（一種具有產(chǎn)熱、耗能作用的特殊脂肪組織）產(chǎn)熱，在間歇性輕斷食誘導的減重中具有重要作用。在正常高脂飲食條件下，PZP缺失不影響小鼠體重；而在高脂飼料聯(lián)合間歇性輕斷食的條件下，PZP缺失導致小鼠體重顯著增加。研究結(jié)果表明，在飲食誘導下，肝臟分泌的PZP蛋白可與棕色脂肪組織上的GRP78受體相結(jié)合，激活p38 MAPK-ATF2-UCP1信號通路而促進棕色脂肪產(chǎn)熱，改善肥胖以及相關(guān)代謝紊亂，揭示了間歇性飲食條件下肝臟與棕色脂肪之間相互作用的分子機制，為以調(diào)控產(chǎn)熱為靶點而防治肥胖提供了重要的依據(jù)，有望得以實現(xiàn)臨床轉(zhuǎn)化，為治療減重提供新策略。（Advanced Science, 2021, 8(21): 2101991）

破解人類全生命周期代謝規(guī)律

近日，科學家通過大規(guī)模的國際合作，準確測量了人類從出生到老年代謝率的高峰和低谷，首次揭示出全生命周期的代謝規(guī)律。研究表明，人的代謝規(guī)律呈現(xiàn)出“升高—下降—穩(wěn)定—緩慢下降”的模式，改變了以往人們對“青春期代謝率高，中年之后代謝下降”的認知。此前，許多大規(guī)模研究僅僅測量人體的基礎(chǔ)代謝率，即進行呼吸、消化、心臟搏動等重要基本功能時所消耗的能量。然而，這部分維持生命所需要消耗的基本能量只占人體每天總能量消耗的50%至70%。人類日常生活中從事家務(wù)、運動甚至思考、坐立不安也會消耗能量，但此前的研究中，這些日?；顒有枰哪芰坎⑽幢患{入大規(guī)模研究中。為了測算人在日常生活中的能量消耗，研究小組分析了6000余名被測者在日常生活中消耗的平均卡路里的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)樣本年齡覆蓋從剛出生后1周的嬰兒到95歲的老人?！半p標水”是自20世紀80年代以來，被科學家用于人體能量消耗的測量技術(shù)，通過收集尿液并分析尿液中標記物的豐度值變化，了解機體的能量代謝情況。由于其準確度和精準性，該技術(shù)被認為是在實驗室之外，測量自由活動狀態(tài)下日常能量消耗的“金標準”。基于“雙標水”技術(shù)的精確檢測方法，研究團隊檢測了人們每天總能耗的數(shù)值，通過匯集和分析整個生命周期能量消耗的數(shù)據(jù)，觀察人體的代謝規(guī)律。數(shù)據(jù)表明，嬰兒的代謝率是最高的。嬰兒在出生后的前12個月里，對能量的需求會迅速增加，因此到1歲時，嬰兒單位體重消耗的卡路里可比成人的代謝率高50%。代謝率在經(jīng)過嬰兒初期的激增之后，會以每年約3%的速度減緩至20多歲，隨后便穩(wěn)定下來進入正常狀態(tài)。20多歲至50多歲這一時期的能量消耗是最穩(wěn)定的。即使在懷孕期間，伴隨著嬰兒的成長，孕期女性的能量需求僅僅是隨著體重的增加而增加，其自身的能量需求并沒有出現(xiàn)大幅上升。人體的代謝率在60歲之后才真正開始緩慢下降，雖然每年以0.7%的速度緩慢下降，但到90多歲時，人每天需要消耗的卡路里只有中年人的74%。影響代謝水平的最大因素可能是身體的筋肉組織量，但筋肉組織量本身也受體重、性別、年齡的影響。能量需求隨時間變化的機制目前尚不完全清楚，但該研究改變了以往人們對代謝的認知，表明我們可能需要重新審視發(fā)育階段和衰老階段的能量需求和營養(yǎng)策略。（Science, 2021, 373(6556): 808-812）