如果你 天生早上起得早，一些非常古老的基因变异可能是你睡眠模式的根源。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 留下的基因物质的影响。这些发现在一项 12月14日发表在《Genome Biology and Evolution》杂志上的研究 中有所描述，并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。像这样的研究可能是朝着更好地理解 灭绝古人类的基因物质如何影响现代人类 的方向迈出的一步。
我们的身体对环境做出反应
现代智人（*Homo sapiens*）的 起源可以追溯到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 开始从非洲迁往北方的欧洲和亚洲。在那里，他们经历了新的环境以及温度和日照的更多季节性变化。
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“我们从生活在广泛纬度范围内的其他物种那里也知道，它们的昼夜节律时钟通常会适应昼夜周期的差异，”该研究的合著者、加州大学旧金山分校的计算生物学家 Tony (John) Capra 告诉《PopSci》。“特别是，在高纬度地区，与赤道地区相比，全年的昼夜周期季节性变化更大。”
当他们离开非洲时，还遇到了不同类型的早期古人类，包括 丹尼索瓦人 和尼安德特人。这些北方大陆不同的环境条件意味着尼安德特人和丹尼索瓦人拥有与来自非洲的人不同的基因变异。大约5万年前，当他们开始与尼安德特人 杂交 时，人类就有了获得那些已经适应这种环境的基因变异的可能性。
哪些基因留下，哪些基因消失
如今，欧亚人基因组中约有2% 源自尼安德特人的基因变异，但具体是哪2%则有所不同。尼安德特人的基因已被证明会影响 鼻子的形状 甚至 疼痛敏感度。自然选择 可以去除那些对人类进化无益的旧基因祖先。然而，今天人类基因组中保留的一些早期古人类基因变异，则有适应的证据。例如，生活在高海拔地区的藏族人 拥有与对新病原体的免疫抵抗力、皮肤色素沉着水平、脂肪构成以及血红蛋白水平差异相关的变异。
在 这项新研究 中，Capra 和合著者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了数十万年环境变化的基因变异。他们还想知道杂交是否影响了可能让人成为早起者的昼夜节律变异。
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研究人员确定了大约200个与光照和温度如何影响我们的昼夜节律相关的基因，以及大约20个对我们的内部时钟至关重要的基因。“事实证明，这些基因本身非常相似，但真正重要的是它们的表达程度和表达时间，”Capra 说。
在确定了这些基因后，研究小组进一步探讨了从尼安德特人转移到现代人类的变异是否与身体的清醒和睡眠偏好有关。他们查看了来自 UK Biobank 的基因数据，发现许多现代人类中的尼安德特人变异会影响睡眠偏好。特别是，早起——或早起型——的倾向尤为突出。早起型 与缩短的昼夜节律时钟相关，这可能对生活在高纬度地区的人们是有益的。早起已被证明可以更快地与外部信号（如日光变化）同步，表明该睡觉或醒来。
“我们使用机器学习方法，根据尼安德特人的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不同，”Capra 说。“总的来说，似乎拥有一个运行更快的时钟会使人（以及其他生物）更早地起床，并更容易适应季节性变化。”
这种早起型的增加可能对我们生活在高纬度地区祖先来说具有进化优势，因此与之相关的基因变异就值得保留下来。
哨兵假说
探索使我们中的一些人成为早起者、另一些人成为夜猫子背后的遗传学，是新兴的——尽管难以证明——进化理论“哨兵假说”的一部分。在给定的人群中，拥有混合的睡眠和清醒模式可能具有进化上的好处。为了增加生存机会，群体生活的动物应该轮流守望，一些在睡觉，而另一些在清醒。该研究的合著者、范德堡大学计算生物学家 Keila S. Velazquez-Arcelay 确定了一些可以为这一假说提供证据的基因变异。
“Keila 发现了一些与时间类型相关的基因变异，这些变异具有长期的‘平衡’选择证据。换句话说，进化似乎倾向于在这些位点上保持变异，”Capra 说。
在未来的工作中，该研究团队有兴趣测试这些尼安德特基因变异对细胞中昼夜节律时钟的影响。根据 Capra 的说法，使用细胞可以让他们快速引入尼安德特变异并评估其影响。他们还想探索不同人群中的模式，并看看这种分析技术是否可以应用于参与免疫系统功能、体温调节和新陈代谢的基因。
