非洲土著的基因組研究描繪了人類起源和當(dāng)?shù)剡m應(yīng)的復(fù)雜圖景

2025-11-22 14:36:30 分類：綜合 閱讀(72)

非洲土著的基因組研究描繪了人類起源和當(dāng)?shù)剡m應(yīng)的復(fù)雜圖景Credit: Cell (2023). DOI: 10.1016/j.cell.2023.01.042
（神秘的地球uux.cn）據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)（by University of Pennsylvania）：非洲，人類最初進(jìn)化的土著圖景地方，今天仍然是基地適鎮(zhèn)江提包夜美女（電話微信181-2989-2716）一二線城市外圍模特伴游預(yù)約、空姐、模特、留學(xué)生、熟女、白領(lǐng)、老師、優(yōu)質(zhì)資源覆蓋全國(guó)一個(gè)非常多樣化的地方。一個(gè)國(guó)際科學(xué)團(tuán)隊(duì)對(duì)來(lái)自十幾個(gè)種族、因組研究文化、描繪地理和語(yǔ)言不同的人類人群的180名土著非洲人進(jìn)行了新的分析，為人類歷史和生物學(xué)提供了新的起源見(jiàn)解，并可能為未來(lái)的和當(dāng)精確醫(yī)學(xué)方法提供信息。
這項(xiàng)工作闡明了歷史上和最近的非洲復(fù)雜人類遷徙歷史，并提供了適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境的土著圖景遺傳證據(jù)，通過(guò)膚色、基地適心臟和腎臟發(fā)育、因組研究免疫力和骨骼生長(zhǎng)等特征表現(xiàn)出來(lái)。描繪
由賓夕法尼亞大學(xué)研究人員領(lǐng)導(dǎo)的人類研究結(jié)果發(fā)表在《細(xì)胞》雜志上，對(duì)理解非洲血統(tǒng)人群中常見(jiàn)的起源健康狀況也有意義。此外，由于非洲人口在基因組研究中代表性不足，該調(diào)查極大地?cái)U(kuò)展了我們對(duì)人類基因多樣性的了解。
這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)了數(shù)百萬(wàn)種被稱為單核苷酸多態(tài)性(SNPs)的新基因組變異DNA序列中一個(gè)“字母”的差異——包括許多似乎在健康中發(fā)揮作用的變異，為更廣泛的鎮(zhèn)江提包夜美女（電話微信181-2989-2716）一二線城市外圍模特伴游預(yù)約、空姐、模特、留學(xué)生、熟女、白領(lǐng)、老師、優(yōu)質(zhì)資源覆蓋全國(guó)人受益于基于個(gè)體差異的精準(zhǔn)醫(yī)療奠定了基礎(chǔ)。
“對(duì)非洲人口中的基因組變異缺乏了解，特別是在種族多樣化的人口中，”賓大綜合知識(shí)大學(xué)教授、這項(xiàng)工作的高級(jí)作者Sarah Tishkoff說(shuō)。“我們關(guān)注的是那些生活方式更傳統(tǒng)、居住在交通不便的偏遠(yuǎn)地區(qū)的人群，其中一些人以前從未從這個(gè)角度進(jìn)行過(guò)研究。”
起源和遷移
研究人員獲得了180個(gè)個(gè)體的完整基因組序列——12個(gè)土著群體中各有15個(gè)。這項(xiàng)研究首次對(duì)如此基因多樣的非洲群體進(jìn)行了嚴(yán)格的全基因組測(cè)序。
“從一個(gè)非洲醫(yī)學(xué)科學(xué)家的角度來(lái)看，我們的工作證明了長(zhǎng)期科學(xué)合作的重要性，并強(qiáng)調(diào)了將更多非洲人口納入遺傳研究的迫切需要，”喀麥隆雅溫得第一大學(xué)教授兼研究合著者Alfred Njamnshi說(shuō)。
“如果所有的人類都來(lái)自非洲，正如越來(lái)越多的證據(jù)所表明的那樣，那么可以預(yù)計(jì)，將會(huì)有更多的努力和資源用于研究非洲人的人類遺傳學(xué)，以便不僅更好地了解人類遺傳學(xué)，而且更好地了解人類生理學(xué)和病理學(xué)，這是更精確的人類醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)。”
這12個(gè)族群從事或直到最近還在從事傳統(tǒng)的生計(jì):耕作、放牧或狩獵和采集。他們包括來(lái)自非洲四個(gè)不同語(yǔ)系的代表:亞非語(yǔ)系、尼羅河-撒哈拉語(yǔ)系、尼日爾-剛果語(yǔ)系和科伊桑語(yǔ)系。
將來(lái)自這些非洲人群的新基因組序列與來(lái)自全球各地人群的其他先前測(cè)序的基因組放在一起，研究小組精心制作了一個(gè)全球家譜。
“推斷非洲人口歷史非常具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)闅v史非常復(fù)雜，”Tishkoff說(shuō)。“但是，通過(guò)我們的模型，基于共享的基因組變異模式，即使考慮到基因流動(dòng)——種群遷徙進(jìn)出和雜交，你也可以推斷種群何時(shí)擁有共同的祖先。”
當(dāng)研究小組在他們的模型中考慮到基因流動(dòng)時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)南部非洲講科伊桑語(yǔ)的群體san以及中部非洲居住在雨林中的狩獵采集者出現(xiàn)在樹(shù)根處。“這是一個(gè)非常新穎的結(jié)果，”Tishkoff說(shuō)。先前的分析指出只有桑人是最古老人群的后裔。
他們還發(fā)現(xiàn)，20多萬(wàn)年前，桑人和中非狩獵采集群體彼此分離，并與其他已知人口分離。
種群祖先模型發(fā)現(xiàn)了一個(gè)現(xiàn)已滅絕的“幽靈”種群的證據(jù)，該種群可能與當(dāng)時(shí)的其他種群混雜在一起。“我們沒(méi)有來(lái)自化石的古代DNA，因?yàn)樗鼈冊(cè)诜侵蕲h(huán)境中保存得不好，但一種解釋是可能與古代人口混合在一起，”Tishkoff說(shuō)。
這些發(fā)現(xiàn)為語(yǔ)言學(xué)支持的人口結(jié)構(gòu)理論提供了支持。語(yǔ)言學(xué)家一直在爭(zhēng)論說(shuō)科伊桑語(yǔ)的群體——他們的語(yǔ)言共享輔音，但在其他特征上非常不同——是否真的關(guān)系密切。根據(jù)基因組結(jié)果，盡管這些群體在數(shù)萬(wàn)年前就分化了，但有證據(jù)表明，在過(guò)去的10，000年里，他們可能在東非擁有共同的起源，并分享了更近的基因流。
“我們的建議是，這些點(diǎn)擊語(yǔ)群體可能來(lái)自東非，甚至可能來(lái)自雨林狩獵采集者，盡管他們后來(lái)失去了自己的原始語(yǔ)言，并采用了鄰近的班圖語(yǔ)人口的語(yǔ)言，”Tishkoff說(shuō)。
這些族群可能向不同的方向分裂，哈扎人和桑達(dá)維人(來(lái)自坦桑尼亞的說(shuō)科伊桑語(yǔ)的人)留在當(dāng)?shù)兀Ｈ?來(lái)自博茨瓦納的說(shuō)科伊桑語(yǔ)的人)則向南遷移然而，對(duì)現(xiàn)代和古代DNA的分析表明，Hadza和Sandawe的祖先與San的祖先之間存在基因流動(dòng)，這可能解釋了他們語(yǔ)言中的一些相似之處。
新理解的人類遺傳多樣性
新測(cè)序的基因組識(shí)別了3200萬(wàn)個(gè)SNP，包括500多萬(wàn)個(gè)以前從未被編目的SNP。
坦桑尼亞坎帕拉國(guó)際大學(xué)的研究合著者Thomas B. Nyambo說(shuō):“分析的3200萬(wàn)個(gè)SNP剛剛揭示了在全球范圍內(nèi)以前被邊緣化的地區(qū)擴(kuò)展遺傳研究的重要性。”“這是闡明進(jìn)化趨勢(shì)及其在定制診斷和治療中的意義的前進(jìn)方向。”
當(dāng)研究小組交叉引用先前識(shí)別的SNPs與臨床研究中廣泛使用的數(shù)據(jù)庫(kù)中的SNPs時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)研究中在非洲個(gè)體中發(fā)現(xiàn)的許多變異都被歸類為致病性的。
“這并不意味著非洲人口有更多的‘致病性’變異，”該研究的第一作者華少·范說(shuō)，他在賓夕法尼亞大學(xué)完成了博士后研究，現(xiàn)在在中國(guó)復(fù)旦大學(xué)工作。“相反，它強(qiáng)調(diào)了在人類基因研究中包括不同種族人群的強(qiáng)烈需要，特別是因?yàn)橄∮行允桥R床研究中確定變異致病性的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。”
換句話說(shuō)，這些變異中的一些可能被錯(cuò)誤地歸類為與疾病相關(guān)，只是因?yàn)樗鼈冊(cè)谄渌巳褐腥绱撕币?jiàn)，如歐洲人，他們?cè)谶@些臨床數(shù)據(jù)庫(kù)中占主導(dǎo)地位。
博茨瓦納大學(xué)的Sununguko Wata Mpoloka說(shuō):“全面評(píng)估基因變異已被用作研究人類疾病的一種策略，并為識(shí)別與疾病易感性和進(jìn)展相關(guān)的新位點(diǎn)提供了巨大的力量。”“在此類研究中納入像博茨瓦納這樣研究不足的土著人群，將極大地有助于理解精準(zhǔn)醫(yī)療，并可能導(dǎo)致針對(duì)這些人群的量身定制的藥物。”
這些變異中的一些確實(shí)可能在健康和疾病中發(fā)揮有意義的作用。為了獲得這些聯(lián)系，研究人員不僅將突變與現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫(kù)和已發(fā)表的研究進(jìn)行了比較，還觀察了變異是否發(fā)生在蛋白質(zhì)的編碼區(qū)域或可能調(diào)節(jié)生物相關(guān)途徑和過(guò)程的基因表達(dá)的區(qū)域。
他們還尋找被稱為等位基因的突變版本，這種變異在不同人群中出現(xiàn)的頻率明顯不同。這些差異可能是因?yàn)榈任换蛟诋?dāng)?shù)剡m應(yīng)不同環(huán)境的過(guò)程中發(fā)揮了作用，并被積極地選擇，大概是因?yàn)樗鼈冑x予攜帶它們的人一些優(yōu)勢(shì)。
從這些分析中出現(xiàn)了幾個(gè)值得注意的變體。例如，在南部非洲的San人群中，研究小組在PDPK1基因附近發(fā)現(xiàn)了大量的SNP，其他科學(xué)家已經(jīng)證明該基因在小鼠的色素沉著中發(fā)揮了作用。
“根據(jù)我們實(shí)驗(yàn)室以前的研究，我們知道與其他非洲人口相比，桑人的膚色相對(duì)較淺，”蒂什科夫?qū)嶒?yàn)室的博士后研究員、研究報(bào)告的合著者袁青·馮說(shuō)。"因此，我們假設(shè)PDPK1附近的SNPs可能影響人類的色素沉著."
為了給這一假設(shè)提供機(jī)械證據(jù)，研究人員在培養(yǎng)皿中培養(yǎng)的皮膚細(xì)胞中測(cè)試了這些SNPs中的一種(在San中很常見(jiàn))的影響。他們發(fā)現(xiàn)抑制含有變體的區(qū)域改變了PDPK1的表達(dá)水平，并降低了實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的皮膚細(xì)胞中皮膚色素黑色素的水平。
這項(xiàng)研究還揭示了與健康和功能的其他聯(lián)系。該小組的分析發(fā)現(xiàn)，在中非狩獵采集者中，與骨骼生長(zhǎng)相關(guān)的基因附近存在大量變異。這些族群以身材矮小著稱，這被認(rèn)為對(duì)他們生活的茂密雨林環(huán)境有利。
在東非的牧民群體中，研究小組發(fā)現(xiàn)了在腎臟發(fā)育和功能中起作用的基因附近的變異富集，這可能是對(duì)干旱條件下生活的一種適應(yīng)。在東非的哈扎狩獵采集者中，他們發(fā)現(xiàn)了在心臟發(fā)育中起作用的基因附近獨(dú)特的變異富集。
“我的實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)在正在追蹤這些基因中的一些，看看我們是否能夠了解心肌發(fā)育的遺傳學(xué)，”Tishkoff說(shuō)。
“如果我們了解這些基因是如何調(diào)節(jié)的，這可能會(huì)給我們一個(gè)線索，解釋為什么有些人有患心血管疾病的傾向。為了理解異常功能，你首先必須理解正常功能，我們推測(cè)這些人的生活方式中有一些東西——例如，不得不走非常長(zhǎng)的距離——可能使心臟發(fā)育和功能的某些變化變得有利。"
此外，研究人員在尼洛-剛果血統(tǒng)的人群中發(fā)現(xiàn)了與血壓控制相關(guān)的基因變異，尼洛-剛果是西非群體，與大多數(shù)非洲裔美國(guó)人的后裔有共同的祖先。
“在美國(guó)，非洲血統(tǒng)的人高血壓和糖尿病的發(fā)病率很高，這主要是由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素，”Tishkoff說(shuō)。“但可能有一些遺傳風(fēng)險(xiǎn)因素，加上他們生活的環(huán)境，會(huì)影響他們患病的風(fēng)險(xiǎn)。其中一些可能適應(yīng)非洲的環(huán)境，但不適應(yīng)美國(guó)的環(huán)境。”
這些新的數(shù)據(jù)點(diǎn)可能有一天有助于為精準(zhǔn)醫(yī)療方法提供信息，這些方法依賴于了解遺傳和其他個(gè)體差異如何影響人們的疾病風(fēng)險(xiǎn)、藥物反應(yīng)等。
“非洲有大量的基因組變異尚未被很好地描述，”Tishkoff補(bǔ)充道。“我們希望確保所有人群都能從基因組學(xué)革命中受益，我們希望促進(jìn)健康公平，因此我們需要在這些研究中納入更多不同的人群。”