六种类人猿的基因组对端粒进行了测序，为人类进化研究提供了开放获取的参考

现在已经为六种猿类物种组装了全面的参考基因组：siamang（一种东南亚长臂猿）、苏门答腊猩猩、婆罗洲猩猩、大猩猩、倭黑猩猩和黑猩猩。由于结构复杂性，它们的基因组中以前无法访问的区域现在大多已经得到解决

该资源已经可以用于比较研究，为人类和猿类进化以及这些物种之间功能差异的基础提供新的见解

4月9日的《自然》杂志上发表了一篇关于端粒到端粒猿基因组参考是如何开发的，以及科学家们从中吸取了什么教训的报告

这个国际多机构项目的高级研究人员和通讯作者是西雅图华盛顿大学医学院基因组科学教授、霍华德休斯医学研究所的研究员Evan E.Eichler；宾夕法尼亚州立大学生物系的Kateryna D.Makova；美国国立卫生研究院国家人类基因组研究所的Adam M.Phillippy。主要作者是Eichler实验室的博士后DongAhn Yoo。“这些猿类基因组将使我们能够重建基因组中每个碱基对的进化历史，”Eichler说

他将该项目描述为一个庞大的团队努力，来自世界各地的40多个研究实验室和120多名科学家多年来致力于组装、质量控制和分析这些基因组

该项目的科学家估计，最近的每个基因组组装都已解决99%以上，包括最困难的部分。这些经过打磨的版本显著提高了以前猿基因组组装的测序准确性，与最新的人类基因组参考的质量相当。这消除了之前人类基因组组装总是优越的比较中的一些偏差

研究人员还构建了一个10向穿山甲组，以比较所有6个猿基因组和4个人类基因组。它附有种间图

例如，最新的研究结果揭示了人类和猿类在免疫系统、寿命和大脑发育等方面的一些遗传差异。这些知识可能在衰老、言语习得、神经精神病学和免疫学等领域具有生物医学意义

大约550万至630万年前，类人猿从黑猩猩中分离出来。黑猩猩和倭黑猩猩是我们最近的灵长类近亲。据广泛报道，黑猩猩和人类共享99%的基因组，但深入的比较表明了细微的差别。这些可能有助于解释为什么黑猩猩和人类并不更相似。这两个物种的基因组并不完全一致，特别是在某些地区

非洲猿是灵长类祖先树上的第二近亲，大约在1060万至1090万年前分化，猩猩大约在1820万至1960万年前分裂。事实证明，新的猿基因组资源在分析猿物种形成的机制方面非常有用——新物种是如何从现有物种进化而来的——并对各种猿物种是如何形成的主流观点提出了质疑

对猿参考基因组的其他探索导致了具有潜在治疗意义的意外发现。例如，倭黑猩猩中较小但功能齐全的着丝粒（参与控制细胞分裂）的进化可能为设计流线型的人工染色体提供思路，将遗传信息传递到人类细胞中以治疗或预防疾病

与超过100000名依赖Phys.org获取日常见解的订阅者一起探索科学、技术和太空的最新进展。注册我们的免费时事通讯，每天或每周获取重要突破、创新和研究的最新进展

在对猿基因组的进一步分析中，科学家们系统地研究了每种灵长类动物中进化最快的区域。这些地区的突变速度加快，通常与一个物种特有的新基因的出现有关

结构最多样化、基因最丰富的区域之一是主要组织相容性复合体。这是一个巨大的基因簇，编码细胞表面蛋白，使身体的免疫系统能够区分无害的自身和潜在的有害入侵者。这个地区的哺乳动物差异很大。与人类基因组相比，该区域表明，古老的物种特异性差异可能是理解一些只影响人类的疾病的关键

在研究巨猿遗传多样性时，研究人员寻找了表明适应的基因组特征。除了在与免疫功能和外皮形成有关的区域富集外，还有与大脑发育和饮食相关的途径。这些包括品尝苦味的感官感知、脂肪和油等脂质的分解以及铁在体内的运动

对进化基因组科学家称之为“祖先快速进化区域”的评估发现，人类中这种类型的区域数量是以前发现的两倍多。通常，但并非总是如此，这些区域的特征是高度重复的DNA

这种区域的一个例子是与一种脑细胞相关的基因，这种脑细胞存在于与说话相关的大脑区域，位于运动皮层。这个基因类似于在鸣禽的声乐学习中心发挥作用并控制歌曲制作的基因。人类在这个人类祖先快速进化区域的中间有一个独特的基因控制元素

人类和猿类进化研究特别感兴趣的是DNA编码中的重复，称为片段重复。早期的基因组测序研究未能完全描述这些区域。长读测序的技术进步使这些区域首次可访问

片段重复是基因创新起源的方式之一。它们似乎在猿类的遗传变异中起着重要作用，包括大部分染色体的剧烈重组

节段重复在某些类型染色体的短臂中富集，这些染色体连接在一起，不是在中间，而是偏离中心，因此它们的臂具有不同的长度。这些所谓的着丝粒染色体的例子是13、14、15、21和22号染色体。与其他染色体相比，这些着丝粒染色体的短臂上有过多的重复序列和重组

研究人员解释说，猩猩比其他类人猿有更多的着丝粒染色体。与非洲类人猿相比，它们也有最多的节段重复。黑猩猩、倭黑猩猩和大猩猩，而不是暹罗猿，比人类和其他灵长类动物有更多的节段重复。

研究人员首次能够在DNA的基本构建块（碱基对）的水平上研究着丝粒区域的遗传序列、结构和进化。他们还报告了黑猩猩和倭黑猩猩着丝粒结构和大小的差异

倭黑猩猩和黑猩猩大约在180万年前分道扬镳，当时它们在地理上被刚果河隔开，并遵循自己的进化路线。尽管倭黑猩猩的着丝粒明显小于黑猩猩，但它们的功能很好

更一般地说，分析片段复制使科学家能够确定哪些是每种猿类特有的谱系。利用这些新资源，研究人员正试图通过位置和组成来整理与每个物种相关的片段重复

研究人员在《自然》杂志的论文中写道：“我们现在有了一个进化框架，可以理解猿基因组中高度分化、以前无法访问的区域。”。这些研究还揭示了易于重组的基因组结构

科学家们指出：“节段性重复重排可能是比以前认识到的种间差异和潜在基因新功能化更大的来源。”

大多数进化生物学家认为，人类与黑猩猩之间的差异在起源上是调节性的——高度保守的基因在何时何地表达的微小变化。猿基因组参考提供了一个新模型

Eichler说：“我们正在发现数百个蛋白质编码基因嵌入这些片段重复中，这些基因是每个猿类物种所特有的。”。“其中一些已经被证明有助于使我们成为独特的人类，例如更大的大脑。”

新的结果表明，猿类之间存在更多的蛋白质编码差异

获取更多关于节段重复重排的信息可能有助于研究人员在确定人类的某些疾病（例如发育迟缓、智力障碍和自闭症特征）如何源于可能以这种方式形成的新突变方面取得进展

虽然他们认为猿类基因组样本几乎完全完成，但科学家们表示，仍有工作要做，包括填补最后剩下的几个复杂空白。此外，还有大约15种猿类和亚种的基因组有待测序并添加到参考资源中

科学家们表示，他们还希望消除基因注释中偏向人类而非其他类人猿物种的偏见。将基因映射到基因组序列上并预测功能基因是具有挑战性的。尽管如此，由于忽视了潜在的重要但研究较少的基因，研究受到了阻碍 More information: Evan Eichler, Complete sequencing of ape genomes, Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-08816-3. www.nature.com/articles/s41586-025-08816-3

Journal information: Nature