MBE | 徐書華團隊合作解析青藏高原僜人的遺傳源流與適應性進化

發布者:武堅堅發布時間:2023-09-18瀏覽次數:10

2023917日,國際知名學術期刊Molecular Biology and Evolution在線發表了狗万外围充值 徐書華教授團隊和西藏民族大學康龍麗教授團隊合作題為“Genetic origins and adaptive evolution of the Deng people on the Tibetan Plateau”的研究論文。該論文分析了生活在我國青藏高原地區的僜人的全基因組測序數據,解析了該群體的遺傳結構和重構了其演化曆史;通過進一步比較研究僜人與藏族、夏爾巴人等的高原群體的基因組多樣性特征,初步闡明了青藏高原人群的適應性進化和趨同進化機製。

青藏高原是世界上海拔最高的地區之一,其極端環境對人類生存提出了巨大挑戰,對青藏高原原住民的研究對理解人類演化機製有重要意義。近年來,國內外多個研究團隊從基因組、表型組等各方麵對高原人群的遺傳多樣性及適應性進化進行了深入研究和探討,取得突破性進展,但這些研究均集中在高原的主體族群——藏族,非藏族人群則罕有研究和報道。值得一提的是,除藏族之外,其他高原族群在前期研究中均罕有涉及,而這些族群在曆史文化和遺傳特征上各具特點,對研究高原上多族群的源流、族群分化及融合的意義重大,更是高原適應性進化研究無可替代的研究對象,以及探索趨同演化機製不可或缺的一環。

青藏高原上生活的眾多人群之中,有一支頗具神秘色彩的僜人。他們居住在青藏高原東南部的雅魯藏布江大峽穀之中,是中國未識別少數民族之一。早期的民族學調查顯示,解放之前的僜人過著刀耕火種、兼行采獵的生活。僜人沒有自己的文字,其語言屬於漢藏語係-藏緬語族。雖然僜人與藏族一樣生活在青藏高原地區,但與藏族溝通較少,且不與藏族通婚。由於長期與世隔絕,人們對於僜人的起源、以及他們與其他藏緬語係人群(如藏族和夏爾巴人)之間的聯係都所知甚少。同為高原人群,僜人與藏族之間的遺傳關係如何,兩者是否源於共同祖先,人群演化遵循何種模型?僜人適應高原耐受低壓低氧的遺傳基礎和機製是否與藏族類似?這些疑問長期懸而未決,且是高原研究領域值得深入探討的關鍵科學問題。

該研究分析了西藏林芝地區察隅縣54個僜人樣本的全基因組深度測序數據,並與藏族、夏爾巴人的全基因組數據進行比較研究。結果表明,雖然僜人與藏族、彝族、納西族等生活在青藏高原上或者青藏高原周邊的人群的遺傳關係最近、基因組相似度最高,但僜人與其他青藏高原少數民族具有不同的群體結構,尤其是相較於藏族僜人有著更高的群體同質性;表現為更高的基因組純合度、更多的長片段純合基因型以及更低的核苷酸多樣性等;這些明顯的群體基因組特點反映了僜人長期隔離的生活狀態。此外,僜人的祖源構成單一,缺乏源自其他人群的基因流,且這種單一成分在藏族和夏爾巴人中也有較高比例的發現。研究團隊結合968個亞洲古人基因組進行聯合分析和比較研究,結果顯示僜人高原特異性的祖源成分可以追溯到古代東北亞人群與此同時,該研究對人群分化的時間進行了估計,推算出僜人與藏族祖先人群分化發生於距今約4,7007,200年前,這個人群分歧時間晚於高原人群與漢族祖先人群的分離時間;例如,僜人與漢族祖先人群分化於距今約9,00014,000年前;藏族與漢族祖先人群分化於距今約7,200–10,000年前。綜合多方麵的分析結果,該研究建立了高原族群的群體曆史演化模型:距今約 9,000-14,000 年前,僜人、藏族和夏爾巴人等青藏高原少數民族群體的共同祖先與低海拔的東亞北部祖先人群發生群體分化;隨後在距今約7,000-9,000年前,青藏高原人群的共同祖先分化為兩支,一支發展為現今的僜人,一支發展為現今的藏族;之後兩個人群在青藏高原不斷繁衍、分化和融合,構成了高原人群不可分割的部分。

1 | 僜人與歐亞大陸人群之間的遺傳關係與遺傳祖源構成

A. 僜人與歐亞大陸人群的主成分分析

B. 以歐亞大陸人群為參考的僜人、藏族與漢族的遺傳祖源成分解析

高原適應的遺傳基礎與進化機製一直是高原研究的核心問題,該研究運用多種群體遺傳學和統計學方法來檢測僜人群體基因組的自然選擇印跡。結果表明,在僜人中鑒定的適應性變異中,僅部分與先前藏族研究中報道的有所重疊(如HLA-DQB1),而其他適應性變異(如KLHL12)在藏族中未被報道過。值得一提的是,在此前藏族研究中被廣泛報道的高原適應基因EPAS1EGLN1  TMEM247在僜人中並未顯示出強烈的正選擇信號。考慮到僜人居住地多位於高原的峽穀地帶,與青藏高原其他地區相比,其海拔相對較低,其適應機製與藏族預期有所差異。此外,以KLHL12  HLA-DQB1為代表的免疫相關基因內部的選擇信號也反映了僜人麵臨與其他高海拔地區所不同的峽穀環境而產生的適應性。此前有多項研究報道了藏族EPAS1基因區域存在來源於丹尼索瓦人(Denisova)的基因片段;但是有趣的是,僜人基因組中的古人滲入片段與藏族的差異明顯,尤其是僜人EPAS1基因區域附近來自丹尼索瓦人的基因序列比例遠遠少於藏族。以上的結果都提示了僜人與藏族在環境適應的遺傳基礎和進化機製上可能存在顯著差異,這也在一定程度上反映出人類對高原環境的適應可能存在趨同進化的機製並且有可能是普遍存在的現象。

2 | 僜人基因組的局部祖源分析以及適應性進化分析

A. EPAS1基因區域的古人基因組序列分布圖

B. 僜人HLA-DQB1基因區域的自然選擇印跡

綜上所述,該研究彌補了青藏高原多民族遺傳學研究尤其是罕為人知的僜人的基因組學研究空白,有助於係統了解該人群的遺傳多樣性和群體演化曆史,揭示青藏高原人群遺傳多樣性,探討趨同進化的高原適應性進化機製,從而促進研究者從多族群角度出發,充分考慮高原人群間個性和共性,重新審視以青藏高原為整體研究人群適應極端環境機製的研究策略和範式。

中國科學院上海營養與健康研究所博士生葛雪皊、狗万外围充值 陸豔副教授和上海科技大學碩士生陳雙慧為該論文的共同第一作者,狗万外围充值 徐書華教授和西藏民族大學康龍麗教授為該論文的共同通訊作者。該工作前期得到了原住民參與者以及察隅縣人民醫院醫療團隊的大力支持。相關工作得到了國家自然科學基金、上海市級科技重大專項、西藏自治區科技廳項目和西藏民族大學"高峰學者計劃 "等資助。該項研究所涉及的樣本信息和數據的公開發表已獲得國家人類遺傳資源管理部門批準。


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