我们对基因组了解多少自然选择是科学界最好的评论家

2003年，人类基因组计划向全世界揭示了人类DNA中30亿个化学单元。从那时起，科学家们设计了许多方法来组织和评估这些压倒性的大量信息。现在，冷泉港实验室(CSHL)的科学家已经确定进化可以帮助指导这些努力。

研究人员已经得出结论，只有百分之一的人类基因组由基因构成，这些基因使我们的身体需要生长和发挥功能。然而，他们还了解到，在无数代突变和进化过程中，大约5%的人类基因组保持不变或保守。

“这表明额外4%的基因组正在做一些非常重要的事情，即使我们不知道究竟是什么，”CSHL的计算生物学家和教授Adam Siepel解释道。

为了解开百分之四的神秘面纱，科学家花了十多年时间开发出强大的方法来寻找基因组不同部分之间的不同功能。并且，为了理解基因组对生物体的影响，他们必须从表观基因组中寻找证据。表观基因组是一团化学化合物，它们将自身附着在DNA上，影响细胞如何以及何时使用基因组。

寻找表观基因组因子中的模式使科学家能够猜测基因组的重要部分可能位于何处，以及它们是否具有生物学功能。然而，这并不仅仅是通过仅仅看到所涉及的道具和服装来确定场景中场景的重要性。

“关于许多表观基因组测量的真正生物学意义的这种不确定性不仅是解释现有数据的关键障碍，而且也是关于收集新数据的数量，类型和组合的预期决定的关键障碍，”Siepel和他的同事Brad Gulko在最新出版的Nature Genetics中解释道。

Siepel实验室已经找到了解决这个障碍的方法。

“所以我的实验室和我决定从不同角度来看待这个，”西佩尔补充道。“我们问道，'如果我们让进化论者告诉我们基因组有多重要，那怎么办?' 并且，'我们从每个表观基因组数据集中学到了多少?'“

研究人员使用现代人群的数据来寻找最近自然选择的证据。然后，他们比较了人类和黑猩猩的基因组，以获得可追溯到五百万到七百万年之间的信息，以了解人类与我们的猿猴表兄弟的分歧。

“这使得我们能够在一段时间内对自然选择的强大程度进行排序，”Siepel解释道。

结果是指导未来研究的一种方式。根据进化史，Siepel和他的同事根据表观基因组特征以及每个位点对我们物种生存的影响，将基因组内的位点聚集在一起。然后聚合每个特征的结果分数以创建“健身结果图”或FitCons图。

如果自然选择对基因组中的某个位点产生了强大的影响 - 尽管存在突变和进化，它仍然保留了无数代 - 这部分基因组应该对生存至关重要。此外，如果表观基因组分析识别出更多这些保守位点，那么它将被证明是一项信息性研究。

Siepel希望他的研究人员能够参考FitCons来帮助确定哪些表观遗传标记或标记组合可以证明进一步研究的信息量最大。

“这是试图通过考虑进化信息和我们已经知道的东西来试图看到我们可以学到什么，”他说。

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