【编者按】Genome Biology在近两日连续发表了两篇有趣的少数民族遗传演化历史的研究工作。这一篇是马普计算生物所的群体遗传研究者们最新的高原人群演化历史遗传学研究。另一篇是印度帕西人从波斯迁徙融入南亚的遗传演化史,相关阅读在http://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-017-1244-9.BioMedCentral开放获取中心博客还邀请了研究作者撰写解读两篇文章的英文版博客,敬请期待http://blogs.biomedcentral.com/bmcblog/。
夏尔巴人(Sherpa, 在藏语中意为“来自东方的人”)是一支散居在尼泊尔、中国、印度和不丹等国边境喜玛拉雅山脉两侧的族群。长期生活于平均海拔4,500 米的青藏高原,在漫长的历史演化过程中,夏尔巴人几乎与世隔绝,在外界看来,这是一个充满神秘的族群。从上世纪20年代起,登山运动兴起,夏尔巴人为登山者充当向导和挑夫,他们以生命为代价成为世界上在无氧气协助条件下成功登顶珠峰人数最多的人,夏尔巴人也因此闻名于世。但是,关于夏尔巴人的遗传起源和演化历史,依然迷雾重重。
6月15日,国际知名学术期刊《基因组生物学》Genome Biology在线发表了题为“Differentiated demographic histories and local adaptations between Sherpas and Tibetans”的研究论文。该项工作基于群体基因组学数据,通过计算分析,揭示了夏尔巴人与藏族人的遗传结构和遗传分化,重构了青藏高原两个主要族群的演化历史,揭示了两个族群在高原适应性上的关键遗传差异,为理解高原人群遗传多样性和适应性遗传变异的形成和演化机制提供了科学证据和结论,有助于对人类适应极端环境机制的认识。
近年来由于基因组技术的飞速发展,关于高原人群和动物的进化适应性机制研究空前繁荣,但对夏尔巴人的研究相对缺乏。这项研究特别关注此前研究较少的夏尔巴人,同时也对此前研究较多的藏族的精细遗传结构做了较为系统的解析。发现尼泊尔和我国境内的夏尔巴人分支存在遗传上的差异,而藏族的遗传结构与语言和文化意义上的“卫藏”、“康藏”、“安多藏”有密切的对应关系,反映了地理、语言和文化在人群遗传分化和多样性形成和演化中可能起到重要作用。
在关注青藏高原人群的众多学科领域如人类学和进化遗传学中,夏尔巴人与藏族人的关系一直是一个存在争议的问题。在一些场合中,夏尔巴人只是被当做藏族的一个分支;与此矛盾的是,最近也有遗传学研究认为藏族起源于夏尔巴人祖先。总体来讲,关于两个族群的遗传关系、起源和演化历史的研究结论和认识存在诸多争议。该项研究的开展也是源于对这些争议的探讨。
研究发现,夏尔巴人与藏族类似,也是一个遗传起源和构成极其复杂的人群,基因组中的遗传组分来自东亚、南亚、西伯利亚、中亚等多个祖先群体,但是与藏族相比,夏尔巴人包含更多的南亚成分。有趣的是,我国境内的夏尔巴人群比尼泊尔的夏尔巴人群包含更多的南亚人群成分,表明近期的基因交流在人群遗传多样性的动态演化中产生了重要作用。虽然相对于其他人群来讲,夏尔巴人的遗传构成与藏族的比较接近,但是存在显著差异。尤其是夏尔巴人与藏族的差异,要大于藏族的不同分支如“卫藏”、“康藏”、“安多藏”之间的遗传差异。尼泊尔的夏尔巴人与我国境内的夏尔巴人,比夏尔巴人与藏族的遗传关系更接近,说明夏尔巴人的不同分支可能有共同的遗传起源,而且是在与藏族祖先发生族群分化以后再逐渐扩散到不同的地理区域。从基因组的比较分析中,可以看出夏尔巴与藏族两个族群在遗传上是可以明显区分的不同人群。经过计算,夏尔巴人与藏族的遗传分化时间约在3200至11300年前,而夏尔巴不同的分支与汉族祖先的遗传分化时间约为6200至16000年前。根据族群的遗传构成、近期基因交流历史和时间估计,重构了夏尔巴人与藏族的遗传关系、族群分化和基因交流模型,有助于深入了解青藏高原人群的起源和演化历史。
该研究同时发现,在高原适应性上,夏尔巴人与藏族共享关键的基因变异,但是也存在显著的差异。这些基因的功能与人体应对低氧和紫外线辐射环境有密切的关系。如参与合成一氧化氮合成酶蛋白家族的编码基因NOS1,以及此前在藏族和高原灰狼中发现的参与血管生成素与血管发育和血管生成生物功能的ANGPT1基因,在夏尔巴和藏族中均存在显著差异。而编码乙醛脱氢酶相关产物的系列基因之一ALDH3A1上的一个关键功能性变异(甲硫氨酸变异至亮氨酸,p.Met197Leu),在夏尔巴人群中的频率高达10%,而根据目前可以获取的数据在藏族和其他人群中均未发现变异或者很罕见。这些基因在夏尔巴和藏族中的分化,表明高原人群经历了不同的演化历史和自然选择历程,同时也意味着人类的高原适应机制可能极其复杂,而基因组中大量的变异似乎可以组成不同的方案使得生物体具备应对环境改变的能力。反过来讲,这也为研究像环境适应性这样复杂的性状的遗传基础和分子机制增加了更多困难。
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