古DNA破解了罕见遗传性生长障碍长达1.2万年的谜团

意大利一处冰河时期双人合葬墓揭示了一项惊人的遗传学发现。来自生活于12,000多年前的一对母女的DNA显示,女儿患有一种罕见的遗传性生长障碍,这已通过一个关键骨骼生长基因的突变得到证实。她的母亲携带了同一种突变的较轻微形式。这一发现不仅解开了一个长久以来的谜团,也证明了罕见遗传病可追溯至遥远的史前时期。

这项工作基于对1963年在意大利南部罗米托洞穴(Grotta del Romito)发现的一处著名旧石器时代晚期墓葬的最新调查。几十年来,该遗址因不寻常的骨骼特征和两名个体的安葬方式一直吸引着科学家。研究人员长期以来一直质疑这对个体之间的关系,以及某种疾病是否可以解释他们的身材矮小。

冰河时期双人合葬引发新问题

这两名个体相拥而葬。“罗米托2号”是一名四肢明显缩短的年轻人,曾被认为是一名男性,躺在“罗米托1号”的怀抱中,后者被认为是一名成年女性。没有受伤的迹象。罗米托2号的身高约为110厘米(3英尺7英寸),这一身高与一种称为肢端中段发育不良的罕见骨骼疾病相符,尽管仅凭骨骼无法确诊。罗米托1号的身高约为145厘米(4英尺9英寸),也低于那个时期的平均水平。多年来,专家们一直在争论他们的性别、关系,以及同一种疾病是否可以解释他们两人的身高。

为了进一步调查,科学家从两具骨骼的颞骨岩部提取了古DNA,该区域以保存遗传物质而闻名。结果显示两人是一级亲属。研究团队随后检查了参与骨骼生长的基因,并将检测到的变异与现代医学数据进行了比较。这项合作研究汇集了古基因组学、临床遗传学和体质人类学,维也纳大学的研究人员与意大利、葡萄牙和比利时的同行共同开展工作。

人类已知最早的基因诊断

基因检测显示,两名个体均为女性且关系密切,极有可能是母女关系。在罗米托2号体内,研究人员发现了NPR2基因的纯合突变,该基因在骨骼发育中起关键作用。这提供了肢端中段发育不良(Maroteaux型)的确凿证据——这是一种非常罕见的遗传性疾病,其特征是严重的身材矮小和四肢显著缩短。

 

罗米托1号携带同一基因的单个突变拷贝。这种基因模式与较轻的身材矮小形式有关,解释了两名女性之间的身高差异。

人类历史深处的罕见遗传病

维也纳大学的Ron Pinhasi是该研究的共同负责人,他说:“通过应用古DNA分析,我们现在可以识别史前个体的特定突变。这有助于确定罕见遗传病存在的历史有多久远,并可能发现以前未知的变异。”

科英布拉大学的Daniel Fernandes是该研究的第一作者,他补充道:“确定两名个体均为女性且关系密切,将这处墓葬转变为一个家族遗传案例。年长女性较轻的身材矮小可能反映了杂合突变,展示了同一基因如何以不同方式影响史前家庭成员。”

这些发现强调,罕见遗传病并不局限于现代人群。列日大学医院中心的Adrian Daly是该研究的共同负责人,他指出:“罕见遗传病不是现代现象,而是贯穿人类历史始终存在的。了解它们的历史可能有助于今天识别此类疾病。”

冰河时期社会关怀的证据

尽管面临严重的身体挑战,罗米托2号仍然活到了青春期或成年期。她的存活表明她得到了社区的持续支持。罗马萨皮恩扎大学的Alfredo Coppa也是该研究的共同负责人,他说:“我们认为她的存活需要群体的持续支持,包括在恶劣环境中在食物和行动方面提供的帮助。”

主要发现

  • 古DNA分析显示,在意大利南部合葬的两名个体关系密切——极有可能是母女。
  • 在较年轻的个体中,NPR2基因的两个突变拷贝证实了肢端中段发育不良(Maroteaux型),这种疾病的特征是严重的身材矮小和明显的四肢缩短;年长个体携带一个突变拷贝,与较轻的身材矮小有关。
  • 研究结果表明,罕见遗传病在史前人群中已经存在,如今可以利用古基因组学进行研究。
  • 较年轻个体尽管有严重的身体局限但仍存活下来,这表明她所在的社区提供了持续的照料和社会支持。