最后一块基因“拼图”揭开哪些生命谜团(2)

周旸说：“科学家利用‘长读长’DNA测序技术，一定程度上降低了组装Y染色体的难度。另外，科学家也针对新技术的测序数据开发了新的组装算法进行自动化组装，提升了组装效率。”

今年2月，美国国立卫生研究院研究人员发布了一种创新的软件工具Verkko，用于组装来自各种物种的真正完整的基因组序列。研究人员称，有了Verkko，研究人员现在只需按下一个按钮就能自动获取完整的基因组序列。

英国《新科学家》杂志网站8月23日报道，研究人员还运用了英国牛津纳米孔公司所开发的纳米孔（Nanopore）测序技术。当单个DNA分子穿过一个纳米孔时，就能读取该分子的序列，产生数百万个DNA碱基字母的片段，而不仅仅是几百个。

在本次研究中，得益于上述方法，团队能够应对Y染色体测序中的种种挑战。

Y染色体上的新发现

此次发表的一篇论文称，Y染色体包含62460029个碱基对序列。该数字比参考基因组GRCh38里的Y染色体数据多了3000万个碱基对，标志着测序完整性的显著进步。

通过改进GRCh38中的错误并阐明DAZ和RBMY等基因家族的结构（这两个基因家族都有助于精子的产生），该团队增进了对Y染色体遗传结构的理解。

此外，这条完整的Y染色体有106个蛋白质编码基因，比参考基因组多了41个。但几乎所有这些额外的基因都只是一种被称为TSPY的基因的副本。他们还辨识出以前被误解为是细菌DNA的序列，这些序列其实是之前未知的人类Y染色体序列。

在另一篇论文中，包括美国杰克逊基因组医学实验室在内的联合团队组装了代表世界21个不同人群的43名男性的Y染色体。这些组装结果更详细地阐释了Y染色体在人类演化历史中的遗传差异。研究结果揭示了新的DNA序列、保守区域的特征，以及促进Y染色体复杂结构的分子机制。

金鑫表示，去年公布的T2T-CHM13完整基因组样本取自一个葡萄胎的单倍基因组（完全性葡萄胎是一种罕见的妊娠并发症，由来源于胎盘的细胞异常生长引起），而此次样本取自健康的人类个体。

上海交通大学长聘教轨副教授毛亚飞告诉记者，目前来看，这个数目的样本已经是人类基因组测序上很大的突破。不过，下一步还应该选择更广泛的样本，包括不同种族、地理区域和人群，这样才能更好地代表全球人类遗传多样性，进而有助于揭示人类种群之间的遗传差异和相似性，从而提供更准确的基因组参考。

完整基因测序意义非凡

Y染色体通常与生理性别为男性的个体相关联，但它也可能存在于雌雄同体者中。尽管Y染色体上的基因相对较少，但这些基因复杂且处在动态变化中，并具有编码精子生成等重要功能。完整的Y染色体参考序列将使科学家能够以前所未有的方式更好地研究人类基因组中Y染色体的各种特征。

研究发现，不同个体含有10到40个TSPY基因拷贝。例如，一名男子的Y染色体有与精子形成有关的TSPY基因的23个拷贝，而另一名男子则有39个拷贝。现在，科学家可以使用新的参考图谱和已建立的Y染色体测序方法更好地研究这种进化。这可能是未来体外受精领域或其他生殖和不孕症领域的研究焦点。

完整的、无间隙的Y染色体序列对于研究人类群体进化和迁移至关重要。毛亚飞补充说：“我们与猴子、黑猩猩等有共同的演化线索，通过解析基因组变化，可以了解人类是如何演化而来的。”