解鎖冰河時(shí)代東亞人群遺傳圖譜和適應(yīng)性基因演化

樣本地理位置和年代信息

末次盛冰期前后的東亞北部人群動(dòng)態(tài)示意圖
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所：談到幾萬(wàn)年前的冰河時(shí)期，我們立即會(huì)聯(lián)想到動(dòng)畫電影系列“冰河時(shí)代”中古代人類形象和當(dāng)時(shí)與其共存的冰河猛犸象、劍齒虎等已滅絕動(dòng)物的時(shí)代貴陽(yáng)南明區(qū)外圍資源（美女啪啪啪）[微信1662+044-1662][提供外圍女上門服務(wù)快速安排面到付款不收定金卡通形象。我們也會(huì)不禁追問(wèn)到，東亞當(dāng)時(shí)的人群東亞人是如何生活的，他們跟我們有什么區(qū)別嗎？遺傳應(yīng)性演化研究表明，冰河時(shí)期尤其是圖譜末次盛冰期的氣候變化對(duì)歐洲人群的遷徙和種群大小變化構(gòu)成影響，考古證據(jù)表明其對(duì)亞洲高緯度和高海拔地區(qū)的和適人群歷史也有類似的影響，但缺少相關(guān)的解鎖基因遺傳學(xué)證據(jù)與針對(duì)性研究。在這一時(shí)期，冰河尤其是時(shí)代末次盛冰期前后的東亞北部人群是否因氣候的劇烈變化而發(fā)生相應(yīng)人群的更替或遷徙交流？東亞人群是否攜有與這一時(shí)期環(huán)境適應(yīng)性相關(guān)的特有基因？這些都是關(guān)于東亞人遺傳構(gòu)成亟待探索而頗具挑戰(zhàn)的關(guān)鍵問(wèn)題。 
2021年5月27日，東亞中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所付巧妹團(tuán)隊(duì)與云南大學(xué)張虎才研究組（第一作者為中科院古脊椎所毛曉偉副研究員，人群通訊作者為中科院古脊椎所付巧妹研究員和云南大學(xué)張虎才教授）合作在Cell雜志在線發(fā)表了題為“The 遺傳應(yīng)性演化deep population history of northern East Asia from the Late Pleistocene to the Holocene”的文章。團(tuán)隊(duì)對(duì)東亞北部人群的圖譜古基因組開(kāi)展了研究，系統(tǒng)繪制出四萬(wàn)年來(lái)東亞北部人群的群體動(dòng)態(tài)演化圖譜，為探究東亞北部人群的貴陽(yáng)南明區(qū)外圍資源（美女啪啪啪）[微信1662+044-1662][提供外圍女上門服務(wù)快速安排面到付款不收定金適應(yīng)性遺傳變異情況及相關(guān)基因的選擇機(jī)制提供了新的思路和證據(jù)。
一、迄今東亞時(shí)間跨度最長(zhǎng)的古基因組研究 
該研究通過(guò)最前沿的古基因組實(shí)驗(yàn)技術(shù)，獲取我國(guó)東北地區(qū)黑龍江省距今33000-3400年的25個(gè)早期人類樣本的古基因組數(shù)據(jù)（其中11例個(gè)體超過(guò)1萬(wàn)年），涵蓋了整個(gè)末次盛冰期，填補(bǔ)了東亞北部人群遺傳歷史的相關(guān)時(shí)間斷層。另外，研究還結(jié)合了田園洞人（付巧妹團(tuán)隊(duì)此前從我國(guó)北京四萬(wàn)年前的田園洞人化石中獲取的中國(guó)以至東亞最古老現(xiàn)代人的基因組序列）展開(kāi)演化遺傳學(xué)與群體遺傳學(xué)分析，將時(shí)間跨度延展到距今四萬(wàn)年到三千年。這里指的末次盛冰期約在2.65萬(wàn)年前開(kāi)始，一直持續(xù)到約1.9萬(wàn)年前，這是距現(xiàn)在最近的極寒冷時(shí)期。
二、末次盛冰期之前的東亞北部人群 
該研究指出生活在末次盛冰期前、距今約3.3萬(wàn)年的AR33K個(gè)體與距今4萬(wàn)年田園洞人的遺傳成分相似。這表明在末次盛冰期之前，田園洞人相關(guān)人群在東亞北部廣泛存在。
三、末次盛冰期末期出現(xiàn)最早的東亞古北方人群
為進(jìn)一步探究末次盛冰期氣候變化如何影響東亞北部人群，該研究針對(duì)生存在末次盛冰期末期、距今1.9萬(wàn)年的AR19K個(gè)體的古基因組展開(kāi)分析。這是東亞首例末次盛冰期前后的人類基因組，其數(shù)據(jù)表明在末次盛冰期前后（1.9萬(wàn)年）東亞北部人群發(fā)生了特殊變化，即之前廣泛存在的田園洞人相關(guān)人群可能消失，東亞古北方人群此時(shí)已在黑龍江出現(xiàn)。這一結(jié)果將此前研究所發(fā)現(xiàn)的東亞南北方人群遺傳分化的時(shí)間（9500年前）前推了近萬(wàn)年。 
四、末次盛冰期之后的東亞北部人群
末次盛冰期之后，東亞北部人群的流動(dòng)情況又是如何？本研究通過(guò)獲取末次盛冰期之后黑龍江地區(qū)的16例個(gè)體基因組數(shù)據(jù)（距今約1.4-0.9萬(wàn)年），發(fā)現(xiàn)黑龍江流域人群的遺傳連續(xù)性可能早在1.4萬(wàn)年前就已經(jīng)開(kāi)始，這比此前假說(shuō)所提出的時(shí)間向前推進(jìn)了6000年。該結(jié)論與黑龍江地區(qū)陶器和玉器最早出現(xiàn)在1.5萬(wàn)年前的考古記錄相符。另外，本研究發(fā)現(xiàn)生活在末次盛冰期后、距今1.4萬(wàn)年前的AR14K個(gè)體更符合古西伯利亞人群（美洲之外與美洲原住民最相關(guān)的人群）所混有東亞祖源成分的來(lái)源。
五、東亞北部人群的適應(yīng)性遺傳變異
研究對(duì)東亞北部人群的適應(yīng)性遺傳變異情況也展開(kāi)探索。此前研究發(fā)現(xiàn)其EDAR基因的V370A突變與東亞典型體征如更粗的毛發(fā)、更多的汗腺和鏟形門齒有關(guān)，因此理解其自然選擇機(jī)制，對(duì)研究東亞人群的適應(yīng)性變異至關(guān)重要。本研究通過(guò)對(duì)大規(guī)模的古東亞人群基因組研究，更直接、深入地揭示出該基因的出現(xiàn)時(shí)間和可能的選擇機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，除田園洞人及末次盛冰期之前的AR33K個(gè)體以外，EDAR基因的V370A突變出現(xiàn)在包括AR19K在內(nèi)的所有已知的古東亞人群之中。這一結(jié)果表明，EDAR基因的V370A突變率在末次盛冰期快結(jié)束或之后不久的時(shí)間里可能升高，該結(jié)論也使得所估算EDAR突變基因出現(xiàn)時(shí)間的上限提早并更為精確。
隨著古基因組技術(shù)與遺傳學(xué)分析手段的不斷進(jìn)步，及國(guó)內(nèi)專業(yè)團(tuán)隊(duì)與考古機(jī)構(gòu)多方、跨學(xué)科合作的大力開(kāi)展，針對(duì)東亞人群的古基因組研究已然迎來(lái)飛速發(fā)展的時(shí)刻。本研究首次在東亞地區(qū)開(kāi)展跨度為四萬(wàn)年的大規(guī)模人類古基因組研究，且首次利用古基因組在適應(yīng)性方面探究東亞人群重要表性特征的演化來(lái)源，揭示出東亞北部距今40000-3400年的的人群動(dòng)態(tài)遺傳歷史，并為進(jìn)一步探索東亞人群與環(huán)境的關(guān)系提供了重要遺傳學(xué)證據(jù)。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.04.040
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（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)中國(guó)科學(xué)報(bào)（韓揚(yáng)眉 崔雪芹）：我是誰(shuí)？我從何而來(lái)？我將去何處？東亞人將如何回答這“哲學(xué)三問(wèn)”？
中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所研究員付巧妹團(tuán)隊(duì)與云南大學(xué)教授張虎才團(tuán)隊(duì)合作研究了東亞北部人群的古基因組，系統(tǒng)繪制出4萬(wàn)年來(lái)東亞北部人群的群體動(dòng)態(tài)演化圖譜，為探究東亞北部人群的適應(yīng)性遺傳變異情況，以及相關(guān)基因的選擇機(jī)制提供了新的思路和證據(jù)。日前，相關(guān)成果發(fā)表于《細(xì)胞》。
“我”是誰(shuí)？
研究表明，冰河時(shí)期尤其是末次冰盛期的氣候變化，對(duì)歐洲人群的遷徙和種群大小變化構(gòu)成影響。考古證據(jù)表明，其對(duì)亞洲高緯度和高海拔地區(qū)人群的演進(jìn)歷史也有類似影響，但缺少相關(guān)的遺傳學(xué)證據(jù)與針對(duì)性研究。
在這一時(shí)期，尤其是末次冰盛期前后，東亞北部人群是否因氣候的劇烈變化而發(fā)生相應(yīng)人群的更替或遷徙交流？東亞人群是否攜有與這一時(shí)期環(huán)境適應(yīng)性相關(guān)的特有基因？在付巧妹看來(lái)，這些都是關(guān)于東亞人遺傳構(gòu)成亟待探索而頗具挑戰(zhàn)性的關(guān)鍵問(wèn)題。
末次冰盛期約在2.65萬(wàn)年前開(kāi)始，一直持續(xù)到約1.9萬(wàn)年前，是距今最近的極寒冷時(shí)期。
自2016年開(kāi)始，付巧妹團(tuán)隊(duì)通過(guò)前沿的古基因組實(shí)驗(yàn)技術(shù)，獲取了我國(guó)東北地區(qū)黑龍江省距今3.3萬(wàn)年至3400年的25個(gè)早期人類樣本的古基因組數(shù)據(jù)，其中有11例樣本超過(guò)1萬(wàn)年。
這些樣本涵蓋了整個(gè)末次冰盛期，填補(bǔ)了東亞北部人群遺傳歷史的相關(guān)時(shí)間斷層。此外，研究人員在我國(guó)北京4萬(wàn)年前的田園洞人化石中，獲取了中國(guó)乃至東亞最古老現(xiàn)代人的基因組序列，并對(duì)其展開(kāi)演化遺傳與群體遺傳學(xué)分析，時(shí)間跨度從4萬(wàn)年前到3000年前。
“我”從哪里來(lái)？
從古基因組中，研究人員描繪出末次冰盛期前后，東亞北部人群是如何動(dòng)態(tài)演化的。
研究表明，生活在末次冰盛期前、距今約3.3萬(wàn)年的東亞北部人群個(gè)體與距今4萬(wàn)年的田園洞人的遺傳成分相似，即在末次冰盛期之前，田園洞人相關(guān)人群在東亞北部廣泛存在。
為進(jìn)一步探究末次冰盛期氣候變化如何影響東亞北部人群，研究人員分析了生存在末次冰盛期末期、距今1.9萬(wàn)年的東亞北部人群個(gè)體的古基因組。
“這是東亞首例末次冰盛期結(jié)束前后的人類基因組，其數(shù)據(jù)表明在1.9萬(wàn)年前的末次冰盛期前后，北部發(fā)生了人群特殊變化，即之前廣泛存在的田園洞人相關(guān)人群可能消失，而東亞北方的古人群此時(shí)已在黑龍江出現(xiàn)。”付巧妹表示。
這一結(jié)果將此前研究所發(fā)現(xiàn)的東亞南北方人群遺傳分化的時(shí)間，從9500年前向前推了近萬(wàn)年。
末次冰盛期之后，東亞北部人群的流動(dòng)情況又如何？
“通過(guò)獲取并分析末次冰盛期之后黑龍江地區(qū)16例個(gè)體基因組數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)黑龍江流域人群的遺傳連續(xù)性可能早在1.4萬(wàn)年前就已經(jīng)開(kāi)始。這比此前假說(shuō)所提出的時(shí)間向前推進(jìn)了6000年。”中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所副研究員毛曉偉表示。
這一結(jié)論與黑龍江地區(qū)陶器和玉器最早出現(xiàn)在1.5萬(wàn)年前的考古記錄相符。
此外，該研究發(fā)現(xiàn)，生活在末次冰盛期后、距今1.4萬(wàn)年的東亞北部人群個(gè)體更符合古西伯利亞人群所混有的東亞祖源成分的基因來(lái)源，西伯利亞人群是除美洲之外與美洲原住民最相關(guān)的人群。
“我”到哪里去？
東亞北部人群是如何演化的？研究人員對(duì)東亞北部人群的適應(yīng)性遺傳變異情況也展開(kāi)了探索。
此前研究發(fā)現(xiàn)，其EDAR基因的V370A突變與東亞典型體征——如更粗的毛發(fā)、更多的汗腺和鏟形門齒有關(guān)。科學(xué)家認(rèn)為，其自然選擇機(jī)制對(duì)研究東亞人群的適應(yīng)性變異至關(guān)重要。
該研究通過(guò)對(duì)大規(guī)模的古東亞人群基因組的研究，更為直接、深入地揭示了該基因的出現(xiàn)時(shí)間和可能的選擇機(jī)制。
研究發(fā)現(xiàn)，除田園洞人及末次冰盛期之前的AR33K個(gè)體以外，EDAR基因的V370A突變出現(xiàn)在包括AR19K在內(nèi)的所有已知的典型古東亞人群之中。
這一結(jié)果表明，EDAR基因的V370A突變率在末次冰盛期階段或之后不久的時(shí)間里可能升高，該結(jié)論也使得所估算EDAR突變基因出現(xiàn)時(shí)間的上限提早并更為精確。
該研究是首次在東亞地區(qū)開(kāi)展跨度為4萬(wàn)年的大規(guī)模人類古基因組研究，且首次利用古基因組在適應(yīng)性方面探究東亞人群重要表性特征的演化來(lái)源，揭示東亞北部距今3.3萬(wàn)年至3400年的人群動(dòng)態(tài)遺傳歷史，為進(jìn)一步探索東亞人群與環(huán)境的關(guān)系提供了重要遺傳學(xué)證據(jù)。
付巧妹表示，隨著古基因組技術(shù)與遺傳學(xué)分析手段的不斷進(jìn)步，國(guó)內(nèi)專業(yè)團(tuán)隊(duì)與考古機(jī)構(gòu)多方、跨學(xué)科合作的大力開(kāi)展，針對(duì)東亞人群的古基因組研究迎來(lái)飛速發(fā)展的時(shí)刻。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.04.040