在生物学领域，人类属于被称为灵长类动物的哺乳动物群体。 猿类、猴子……灵长类动物中，人类有很多“亲戚”，比如黑猩猩、大猩猩。 我们和他们有共同的祖先，那么这个共同的祖先是谁呢？ 我们是如何一步步成为人的？ 这些灵长类动物的起源一直备受人们关注。
最近，随着灵长类基因组计划阶段性结果的公布，我们在回答这个问题上又向前迈出了一大步。
01
从祖先到繁荣
要回答“我们是如何一步步成为人类”的问题，我们必须了解我们人类与灵长类“亲戚”之间错综复杂的进化关系。 “黑匣子”。
浙江大学张国杰课题组和中国科学院昆明动物研究所吴东东课题组联合国内外学者，利用50种灵长类动物的全基因组数据进行了祖先分析——逆转每组灵长类动物的起源。 起源。
这项工作需要生物群覆盖率高的样本，才能获得更准确的结果。 本研究样本覆盖14科38属样本，新增27个高质量基因组数据，同时也纳入了以往研究较少涉及的人群。
因此，本研究与以往的研究相比，大大提高了结果的可靠性和物种的覆盖度。
灵长类样本选定后，研究团队利用与灵长类较为接近但并非灵长类的飞狐猴和树鼩的基因组作为外类群，重建了灵长类的进化关系，并获得了各主要进化的时序。历史上彼此方向不同的类群。
结果如何？ 这要从灵长类动物这个庞大的“家族”说起。
现存灵长类动物有 500 多种，分类学家将其分为 16 个灵长类科 79 个属。
灵长类进化树。图片来源：灵长类图片由D. Nash绘制，图片由张国杰课题组和吴东东课题组提供
其中，原猴（）是比较原始的类群，分布在非洲、南亚和东亚，狐猴、懒猴和丛林猴都属于这个类群。 现代灵长类动物的主体——简单犀牛（ ），还包括狭犀类（）和阔犀类（）两大类，后者也是两个不同的进化分支。
狭角藻主要分布于欧亚大陆和非洲大陆。 比较直观的形态特征之一是两个鼻孔之间的距离很短。 粘疮中的猴子习惯上被称为旧世界猴（按照传统，欧亚大陆和非洲大陆属于“旧世界”，美洲大陆是“新世界”），包括狒狒、猕猴、叶猴等经常说诸如此类的话
白内障的另一个分支——猿类，是旧世界猴类的姐妹群生活网消息，也分布在“旧世界”。 《两岸的猿类都不能哭泣》诗中的长臂猿属于小猿类，而黑猩猩、猩猩、大猩猩和人类则属于类人猿。 有时，当我们刻意强调自己的出身时，我们会称自己为“裸猿”。 在从类人猿进化的过程中，人类失去了浓密的体毛，获得了更加彻底的直立行走姿势、更加发达的大脑结构、更加复杂的社会结构。
美洲大陆没有类人猿。 那里的灵长类动物是宽鼻猴，又称新世界猴。 新世界猴类包括狨猴、卷尾猴、夜猴、僧面猴和蜘蛛猴。 顾名思义，他们的鼻孔间隔很宽。 此外，新世界猴的尾巴非常灵活，有助于攀爬。
这项研究的分析得出的结论是，所有灵长类动物最近的共同祖先可能出现在大约68.29-6495万年前。 这个时间段与6550万年前导致非鸟类恐龙灭绝的白垩纪末大灭绝事件非常接近，大致处于白垩纪的时间边界。 这意味着灵长类动物的进化可能受到了大规模灭绝事件的影响。 至于它是如何受到影响的，这是未来研究需要回答的问题。
02
快速进化的大脑
从猿到人，大脑的变化非常关键。
人类可能拥有动物界中最聪明的大脑，不仅脑容量更大，而且大脑皮层结构也更复杂。 与身体的其他部分一样，人类的大脑也是从我们的灵长类祖先进化而来的。
在漫长的进化过程中，灵长类动物的大脑体积逐渐增大，大脑所占的比例逐渐增大，皮质折叠程度也越来越复杂。 在灵长类动物的进化过程中，相对脑容量显着增加有四个关键节点，分别发生在类人猿的祖先、类人猿的祖先、类人猿的祖先和人类身上。
这种趋势在猩猩等类人猿物种出现后变得尤为突出，并在人类中达到顶峰。 人类不仅拥有灵长类动物中最大的脑容量，而且拥有折叠最复杂的大脑皮层。
这个过程中灵长类大脑体积的进化和基因组的变化。图片来源：大脑图像来自密歇根州立大学，图像由张国杰课题组和吴东东课题组提供。
研究发现，在灵长类动物的进化过程中，许多与大脑发育相关的基因在进化的关键点上被积极选择。 也就是说，这些基因通过自然选择得到了强化。 因此，研究人员推测这些基因在灵长类动物大脑尺寸的增加中发挥了重要作用。
这些基因还包括之前实验研究发现的一些与大脑发育相关的关键基因，这些基因的突变会导致小鼠大脑功能受损。 例如，小头畸形是人类的一种严重神经缺陷，由于神经细胞增殖能力受阻，脑容量减少。 与小头畸形相关的基因在多个进化枝中受到强烈的正向选择，并且可能在灵长类动物的大脑增大中发挥了作用。
此外，研究人员还发现，一些非编码区域在灵长类动物进化的关键点上加速了进化。 非编码区是DNA中不表达蛋白质的区域，但该区域可以影响基因表达，例如最终增加或减少相应蛋白质的合成量。 其中许多区域属于大脑发育相关基因的调节区域。 这些结果表明，灵长类动物在漫长的进化过程中，通过调节大脑相关基因的表达，不断优化大脑的结构。
上述研究结果表明，灵长类动物在进化过程中最终进化成了更为发达的大脑形态，许多基因及其调控区域都参与其中，丰富了我们对灵长类大脑进化分子机制的理解。
03
寻找人类丢失的尾巴
在进化过程中，人类失去了尾巴。
无论长度如何，几乎所有脊椎动物都有尾巴，长在臀部的尾巴也称为肛尾。 对于一些敏感的灵长类物种来说，不同长度的尾巴可以帮助它们稳定身体、转动和控制速度，而颈阔肌猴的尾巴还可以作为抓握物，辅助攀爬。 然而值得注意的是，猿类的祖先失去了尾巴，这成为猿类的一个重要特征。 猿猴是怎么失去尾巴的？
有趣的是，猿类的尾巴完全消失了，直到现在还没有猿类祖先逐渐失去尾巴的化石记录。 早期猿类化石——原领猿（ ape），距今约2000万年，没有尾巴。 猿类失去了尾巴以获得直立行走的优势，同时失去了攀爬时利用尾巴保持平衡的功能，这可能便利了一些猿类从树冠到地面的功能。
此前，生物学家对此做过一些讨论，从适应性的角度推测猿类失去尾巴的原因。 在分子生物学层面，相关研究还非常有限，推测这种现象可能与某些特定基因调控序列的突变有关。
在这项研究中，通过检查类人猿超科相对于其他灵长类动物的基因组变化，研究人员发现，在多个基因的非编码调控区域，例如基因的调控区域，积累了大量变异。
该基因突变会导致人类的脊柱和尾椎畸形，影响脊柱的正常发育； 在小鼠中，该基因的突变会导致尾椎数量减少。 基因调控区是 DNA 中调节基因功能的特殊区域。 或者更确切地说，是一些特殊的DNA序列。 该基因调控区位于该基因的增强子区，并且与该基因位于同一拓扑关联域（TAD）中。 这表明该基因调控区与基因有很强的相互作用，可能调控基因的表达。
猿类中该基因调控区的DNA序列与其他灵长类动物中的DNA序列有很大不同。 研究人员推测，这些区域的突变很可能导致基因表达失衡，从而导致猿类失去尾巴。 虽然这一假说还需要进一步的研究和验证，但这一发现为我们更好地了解猿类的进化史提供了新的线索。
猿类基因调控区域的快速进化可能是尾巴缺失的原因之一。图片来源：张国杰课题组和吴东东课题组供图
04
骨骼、体型、消化系统……
在进化过程中，灵长类动物的共同祖先在适应各种环境和食物的同时，骨骼、体型和消化系统不断进化。 除了大脑的快速进化之外，进化的这些方面也对灵长类动物的适应性和生存具有重要影响。 该研究还确定了一些与这些变化相关的重要基因。
1.骨头
骨骼系统在灵长类动物的进化中发挥着突出的作用，与骨骼发育相关的基因在树栖生活方式的适应性进化中发挥着特别重要的作用。 在灵长类祖先中，与骨骼发育相关的4个基因（EGFR、BMPER和）处于强正向选择之下，具体功能有待进一步阐明。 研究人员还在长臂猿中发现了 4 个正选基因（LONP1、BRCA2、NEK1 和 ）。 这些基因的变异影响骨骼长度，从而延长前臂，并在长臂猿的树木活动和觅食中发挥重要作用。
2. 体型
灵长类动物的体型差异很大，从仅重几十克的鼠狐猴到重达200多公斤的大猩猩。 研究人员在类人猿祖先的基因中发现了几个可能影响大猩猩体型进化的重要基因。 其中之一是 DUOX2 基因，它参与对身体发育很重要的甲状腺激素的合成。 DUOX2 基因突变导致小鼠体型变小。 此外，还有一些基因参与塑造骨骼发育和身体尺寸的调节途径。
3.消化系统
不同的灵长类动物有不同的饮食习惯和相应的消化系统。 一些灵长类动物（如食叶疣猴）喜欢吃叶子，并进化出了独特的前肠系统来适应这种饮食。 研究发现，一些关键的消化基因在疣猴的祖先中被正向选择，从而积累了特殊的氨基酸变异，以适应这种特殊饮食的状态。
例如，ACADM 基因（编码一种名为酰基辅酶 A 脱氢酶的酶在代谢摄入的脂肪酸中发挥关键作用）的变化提高了它们消化脂肪酸的能力。 另一个例子，积累 NOX1 基因变异可以进一步帮助疣猴调整微生物，以更好地消化叶子。 它们的肠道还可以被微生物发酵产生短链挥发性脂肪酸，从而提供更多的能量。
灵长类基因组进化与表型性状的关联。图片来源：张国杰课题组、吴东东课题组供图
05
结语
灵长类基因组计划不仅探索了包括猿在内的灵长类动物的进化过程和物种形成（如灵长类动物杂交的首次报道），还讨论了染色体的进化、DNA序列的快速进化以及基因的形成。 不完全谱系分流等都已被讨论过，其成果还远不止这些。 要知道，这是一项庞大而深入的研究。
在寻找生命起源的征程上，生物学家从未因困难而停下脚步。 我们是谁？ 为了回答这个问题，人类通过一组组字母“解谜”来探索进化的奥秘。 我们坚信，有一天，人类将会书写一部完整的人生故事。
注：灵长类基因组计划简介
世界上有灵长类动物500多种，分属于16科9属。 非人灵长类动物由于与人类关系密切，对于了解人类的起源、进化、生理特征和疾病等具有重要意义。 中国科学家联合国内外多个研究中心启动了灵长类基因组计划，旨在通过多学科交叉的技术手段和团队合作，研究包括人类在内的灵长类物种的起源和分化，以及灵长类的社会组织。 以及各种生理特征的进化和遗传基础。 此外，该计划还将研究灵长类动物遗传变异图谱及其对人类致病遗传变异模式的影响。
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