科学家发现，你的脸在基因中隐藏着尼安德特人的故事

尼安德特人增强子活性增加的模型以及对颌骨发育的假设影响。图片来源：uux.cn/Development（2025）。DOI：10.1242/dev.204779

（神秘的地球uux.cn）据今日科学新闻：每张脸都讲述着一个故事。颧骨的曲线、鼻子的形状、下巴的线条——这些微妙的变化使我们与众不同。然而，在这种个性之下隐藏着一个更深层次的谜团：我们的 DNA 如何决定我们的脸是什么样子？是什么古老的基因指令组合雕刻了我们今天看到的无数面孔？

为了回答这个问题，科学家们不仅关注我们自己，还关注我们失散多年的亲戚——尼安德特人。这些远古人类在大约 40,000 年前消失之前生活在欧洲和亚洲部分地区，他们有熟悉的面孔，也有外国的面孔。它们强壮的眉脊、宽阔的鼻子和有力的下巴讲述了一个适应寒冷、严酷世界的故事。但他们的 DNA 仍然萦绕在我们内心，以我们才刚刚开始理解的方式巧妙地塑造了我们自己的面孔。

现在，来自英国爱丁堡大学 MRC 人类遗传学部门的一组研究人员发现了我们面部差异如何演变的首批线索之一。他们的研究发表在《发展》杂志上，表明一小块尼安德特人 DNA 比现代人类的 DNA 更能激活关键的下颌形成基因——这一发现可以解释为什么尼安德特人拥有如此突出的下颌。

十多年来，科学家们一直能够获得尼安德特人的基因组，这些基因组是从古代骨头碎片中精心重建的。这是一项惊人的成就——提取数万年前的遗传物质并将其与我们自己的遗传物质进行比较。正如研究员汉娜·朗 （Hannah Long） 所解释的那样，“尼安德特人的基因组与现代人类的基因组有 99.7% 的相同性，物种之间的差异可能是导致外观改变的原因。

这 0.3% 的差异听起来可能很小，但它蕴含着进化的秘密。其中埋藏着微妙的基因调整，这些调整赋予了尼安德特人独特的特征——也许让我们看起来像现在这样。

然而，挑战是巨大的。这两个基因组都包含大约 30 亿个 DNA 字母，它们不仅是构建我们身体的蛋白质的蓝图，也是控制这些蛋白质制造时间和地点的调节序列的蓝图。识别影响面部结构的微小部分就像在一望无际的沙漠中寻找一粒沙子一样。

爱丁堡团队知道从哪里开始。他们专注于人类基因组中与一种罕见的发育疾病相关的区域，称为皮埃尔·罗宾序列——一种下颌异常小的综合征，有时会导致婴儿呼吸和喂养困难。

具有皮埃尔·罗宾序列的个体通常在基因组的这一特定部分出现缺失或重排，从而破坏正常的面部生长。科学家们假设，同一区域更小、更细微的差异也可能以不那么显着的方式影响下巴的大小。

当他们比较该地区人类和尼安德特人的 DNA（大约 3,000 个字母长）时，他们发现只有三个单字母的变化使这两个物种区分开来。该区域本身不包含任何基因，但充当调节开关，控制称为 SOX9 的基因的活性。该基因是软骨和骨骼形成的主要调节因子，在早期发育过程中在塑造面部方面发挥着关键作用。

为了测试这种调节 DNA 的尼安德特人版本的行为是否与人类不同，研究人员转向了一种意想不到的模式生物：斑马鱼。

尽管这些微小的鱼可能看起来与人类相去甚远，但它们拥有许多相同的基因和发育途径。更重要的是，它们的胚胎是透明的，使科学家能够实时观察基因在身体形成过程中的行为方式。

研究人员将尼安德特人和现代人类版本的 DNA 区域插入斑马鱼胚胎中。然后，他们对胚胎进行了改造，使细胞在每个版本的 DNA 活跃时都会发出不同的颜色——为了解进化故事创造了一个活生生的荧光窗口。

随着胚胎的发育，两种版本的 DNA 在负责形成下颌的细胞中都被激活。但有一个关键的区别：尼安德特人版本明显更强。它更有效地打开 SOX9 基因，推动下颌形成细胞的更大活性。

“当我们第一次观察到靠近发育中颌骨的特定细胞群中发育中的斑马鱼面部的活动时，这非常令人兴奋，”朗回忆道。“当我们观察到尼安德特人特有的差异可能会改变其发育活动时，更是如此。”

结果表明，古代尼安德特人的 DNA 对颌骨生长的影响比我们今天的影响更大。为了探索这对身体发育可能意味着什么，该团队将实验更进一步。

他们为斑马鱼胚胎提供了额外的 SOX9，模仿了更活跃的尼安德特人序列的效果。结果是惊人的：注定要形成下颌的细胞扩大并占据了更大的区域，这暗示尼安德特人的类似过程可能有助于他们更突出、更强壮的下颌。

这一发现不仅为人类和尼安德特人之间长期存在的解剖学差异提供了解释，而且还为了解塑造人脸的基因调控的微妙舞蹈提供了一个窗口。DNA 活性的微小变化——不一定是新基因，而是它们打开的时间和方式的差异——会对我们的外表产生深远的影响。

这项研究的非凡之处在于它如何连接过去和现在。尼安德特人在数万年前就消失了，但他们的 DNA 至今仍影响着我们。它们的基因组痕迹留在现代人类体内，悄悄地代代相传，以微妙但有意义的方式塑造了我们的生物学。

通过研究这些古老的遗传差异，科学家们不仅可以了解尼安德特人，还可以了解我们自己——为什么我们的脸是这样塑造的，为什么有些人会继承某些特征，以及微小的分子变化如何在数千年的进化中产生涟漪。

Long 和她的同事正在继续探索可能影响面部发育的基因组其他区域。他们希望使用模仿“在盘子中”面部生长的技术，了解微小的 DNA 变化如何导致正常变异和皮埃尔·罗宾序列等情况。正如朗所指出的，“我们希望这能让我们了解面部疾病患者的序列变化，并为诊断提供信息。

我们的面孔是我们进化史上最明显的表达。每一条线条，每一条曲线，都承载着早在我们之前就生活、适应和进化的祖先的回声。

尼安德特人 DNA 的一些微小变化可以使一张脸更强壮、更宽或更有棱角的发现提醒我们，进化通常是在耳语中起作用，而不是在喊叫中。这不是要重写遗传密码，而是要微调音乐——改变节奏、节奏、重点，直到出现一种新的形式。

这项研究还强调了科学本身的一些深刻的人性：我们深切渴望知道我们来自哪里。在斑马鱼胚胎的闪烁光芒中，我们可以瞥见已灭绝亲属的影子，以及塑造他们和我们自己脸庞的无声指示。

更多信息：Kirsty Uttley 等人，尼安德特人衍生的变体增加了塑造颌骨发育的颅面祖细胞中的 SOX9 增强子活性，发展 （2025）。DOI：10.1242/dev.204779