尼安德特人可能是早起的人

如果你早上自然醒得早，那么你的睡眠模式背后可能存在一些非常古老的遗传变异。人类的内部昼夜节律时钟可能部分受到已灭绝的尼安德特人留下的遗传物质的影响。这项发现发表在 12 月 14 日的《基因组生物学和进化》杂志上的一项研究中，为了解尼安德特人的睡眠周期与我们最早的祖先有何不同提供了一个窗口。像这样的研究可能有助于更好地了解已灭绝的原始人类的遗传物质如何影响现代人类。

我们的身体对环境作出反应

现代智人的起源可追溯到 30 万年前。这些早期人类的生物特征受到阳光或海拔等环境因素的影响。大约 7 万年前，现代欧亚人类的祖先开始从非洲向北迁徙到欧洲和亚洲。在这里，他们经历了新的环境，温度和日照的季节性变化也更大。

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“我们还从生活在广泛纬度范围内的其他物种那里了解到，它们的昼夜节律时钟通常会适应昼夜循环的差异，”研究合著者、加州大学旧金山分校计算生物学家托尼（约翰）卡普拉告诉PopSci 。“特别是，在高纬度地区，一年中昼夜循环的季节性变化比赤道纬度地区更大。”

离开非洲后，他们还遇到了不同类型的早期人类，包括丹尼索瓦人和尼安德特人。这些北部大陆的不同环境条件意味着尼安德特人和丹尼索瓦人的基因变异与来自非洲的人不同。当他们在大约 50,000 年前开始与尼安德特人杂交时，这为人类创造了获得一些已经适应这种环境的基因变异的可能性。

哪些基因保留，哪些基因消失

当今欧亚人基因组中约有 2% 源自尼安德特人的基因变异，但其中 2% 存在差异。尼安德特人的基因已被证实会影响鼻子形状，甚至疼痛敏感度。自然选择可以消除这种对人类进化不利的较古老的遗传血统。然而，当今人类基因组中仍保留的一些较古老的人类基因变异有适应的证据。例如，生活在高海拔地区的藏族人具有与对新病原体的免疫抵抗力、皮肤色素沉着水平、脂肪成分和血红蛋白水平差异相关的变异。

在这项新研究中，卡普拉和合著者们很好奇，生活在高纬度地区的尼安德特人是否可能拥有适应数十万年环境变化的基因变异。他们还想知道杂交是否会影响昼夜节律的变化，从而使人们成为早起的人。

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研究人员确定了大约 200 个基因与光和温度如何影响我们的昼夜节律有关，还有大约 20 个基因对我们的生物钟至关重要。“事实证明，这些基因本身非常相似，但真正重要的是它们的数量和时间，”卡普拉说。

在确定这些基因后，研究小组开始探索从尼安德特人传到现代人类的变异是否与人体对清醒和睡眠的偏好有关。他们查看了英国生物库的基因数据，发现现代人类的许多尼安德特人变异都会影响睡眠偏好。尤其是早起的倾向——或晨起——尤为突出。晨起的增加与缩短的昼夜节律有关，这对生活在高纬度地区的人可能有益。研究表明，晨起可以更快地调整外部提示，比如阳光的变化，提醒人们该睡觉或醒来了。

“我们使用机器学习方法从尼安德特人的 DNA 序列预测他​​们开启和关闭昼夜节律基因的方式与现代人类有何不同，”卡普拉说。“总的来说，似乎拥有更快的生物钟会导致人们（和其他生物）起得更早，更容易适应季节变化。”

早起习惯的增加可能对我们生活在高纬度地区的祖先在进化上是有益的，因此与之相关的基因变异值得保留。

哨兵假说

探索导致我们有些人是早起鸟而另一些人是夜猫子的遗传学是新兴但难以证明的进化理论哨兵假说的一部分。对于特定的人类群体来说，混合睡眠和清醒模式可能具有进化优势。为了增加生存机会，群居动物应该轮流守望，一些动物睡觉，而另一些动物清醒。这项研究的共同作者、范德比尔特大学计算生物学家 Keila S. Velazquez-Arcelay 发现了一些可以为此提供证据的遗传变异。

“凯拉发现了一些与时型相关的基因变异，这些变异有长期‘平衡’选择的证据。换句话说，进化似乎更倾向于在这些位置保持变异，”卡普拉说。

在未来的工作中，这项研究的团队有兴趣测试这些尼安德特人基因变异对细胞中昼夜节律的影响。据卡普拉称，使用细胞可以让他们快速引入尼安德特人变异并评估其影响。他们还想在不同人群中寻找模式，看看这种分析技术是否可以应用于涉及免疫系统功能、体温调节和新陈代谢的基因。