基因组的180土著人类起源非洲人描绘了一幅复杂的图片

非洲,人类第一次进化,今天仍然是一个显著的多样性。180年变化的深入,新的分析本土非洲人从12个种族,文化,地理,和语言不同的人群通过一个国际科学小组提供了人类历史的新见解和生物学,并可能通知精密医学未来的方法。

澄清了人类迁徙的历史,历史和最近的,并提供了遗传适应当地环境的证据,显示通过肤色等特征,心脏和肾脏发展,免疫和骨骼生长。

研究结果,发表在《华尔街日报》细胞,由宾夕法尼亚大学研究人员,也有对理解疾病常见于非洲血统的人。未被重视,因为非洲人口在基因组研究中,调查关于人类遗传多样性显著扩大已知。调查发现了数以百万计的新基因变异称为单核苷酸多态性(snp)差异的一个“字母”的DNA sequence-including许多健康中扮演的角色,为广泛传播奠定基础的人受益于精密医学基于个体差异。

“缺乏知识关于基因变异在非洲人口,特别是在多元民族的人口,”说Tishkoff萨拉,一个潘集大学教授知识宾夕法尼亚大学和资深作者的工作。“我们关注人群练习更传统的生活方式,生活在偏远地区,很难访问,和有些人从来没有研究从这个角度来看。”

起源和迁移

180年研究人员获得完整的基因组序列individuals-15从每个12土著人群。这项研究第一次执行严格的全基因组测序的非洲组织的基因多样化组合。

“从一个非洲physician-scientist的角度来看,我们的工作表明长期科研合作的重要性,强调了迫切需要包括更多的非洲人口在遗传研究中,“阿尔弗雷德Njamnshi说,喀麦隆雅温大学的教授和研究合著者。“如果所有人类走出非洲,因为越来越多的证据显示,这只会将更多的精力和资源将在非洲投入人类遗传学研究,以便更好地理解不仅人类遗传学人类生理和病理,更精确的人类医学的基础。”

这12种实践或练习直到最近,传统的生计:农业、家畜放牧、狩猎和采集。在一起,其中包括代表四种不同的语言,每个家庭现在在非洲:亚非语系的,Nilo-Saharan Niger-Congo, Khoesan。

非洲人口将从这些新的基因组序列与其他上下文,之前在全球人口基因组测序,研究团队精心制作了一个全球家谱。

“推断非洲人口历史是非常具有挑战性的,因为历史是如此复杂,“Tishkoff说。“但是,与我们的模型,基于共享模式的基因变异,可以推断出当人口拥有共同的祖先,即使占基因flow-populations迁移和杂交。”

当团队允许基因流的模型,他们发现,南部非洲Khoesan-speaking集团、圣,以及中非rainforest-dwelling狩猎者出现在树的根。“这是一个非常新颖的结果,“Tishkoff说。先前的分析指出,只有圣从最古老的数量下降。

他们还发现,圣和中部非洲狩猎组织分裂,和从其他已知的人口,超过200000年前。

人口祖先模型出现人口现已灭绝的“鬼”的证据,可能与其他群体混杂在一起。“我们没有古DNA从化石,因为他们不保存在一个非洲的环境,但一种解释是,可能是混合的人口,”Tishkoff说。

这些发现支持添加到linguistics-backed人口结构的理论。语言学家争论是否Khoesan-speaking的群体语言分享点击辅音但高度不同的其他特征是真正密切相关。根据基因结果,虽然这些群体分化数万年前,有证据表明,他们可能在东非共享一个共同的起源,和共享最近的基因流,在过去的10000年。

“我们提出的是,有一个东非起源这些讲解组,甚至热带雨林采猎者,尽管他们已经失去了他们的原始语言和采用的语言邻近Bantu-speaking人群,“Tishkoff说。“团体可能分成了不同的方向,与哈德和Sandawe(从坦桑尼亚Khoesan扬声器)保持本地和圣(从博茨瓦纳Khoesan扬声器)南移动。“然而,现代和古代DNA的分析表明,有间基因流的祖先哈Sandawe和圣的祖先,这可能解释一些相似之处他们的语言。

新理解人类遗传多样性

新基因组测序发现3200万个snp,包括超过500万,从未被登记。

分析了“3200万个snp,刚把一缕新的光束照在延长基因研究的重要性的地区之前全球边缘化,”说研究的合著者坎帕拉国际大学的Thomas b . Nyambo坦桑尼亚。说明“这是前进的进化趋势及其含义的诊断和治疗。”

当研究小组相互参照之前确认单核苷酸多态性与广泛使用的数据库用于临床研究,他们发现许多在非洲发现的变异个体研究中被归类为致病性。

“这并不意味着非洲人口有更多的致病变种,“Shaohua粉丝说,领导的一项研究作者完成了博士后宾夕法尼亚大学和复旦大学现在在中国。”相反,它强调强烈需要包括种族多样化的人口在人类基因的研究中,特别是因为罕见的是一个标准在临床研究确定变异致病性。”

换句话说,这些变异可能是寻常的相关疾病只在其他人群,因为他们是如此罕见,比如欧洲主导这些临床数据库。

“全面评估遗传变异作为策略来研究人类疾病和疾病相关基因提供了巨大能量确定新的基因易感性和进展,“说Sununguko采取Mpoloka博茨瓦纳大学的。“包括本次土著人群,像那些来自博茨瓦纳在此类研究将极大有助于了解精密医学和量身定制的可能导致药物针对这种人群。”

这些变异可能确实在健康和疾病起到有意义的作用。在这些关联,研究人员不仅突变对现有数据库和已发表的研究相比,而且看起来是否变化发生在蛋白质编码区域或地区生物相关途径和过程的调节基因的表达。他们还找版本的突变,称为等位基因,发生在不同人群的显著不同的频率。这些差异可能出现,因为等位基因发挥作用在当地适应多变的环境和积极的选择,大概是因为他们带来一些优势的人携带它们。

从这些分析出现几个明显的变异。在圣南部非洲人口,例如,研究小组发现大量snp PDPK1基因附近的其他科学家所示扮演一个角色在老鼠的色素沉着。“基于之前的研究在我们的实验室,我们知道圣是相对较轻的皮肤颜色与其他非洲人口相比,“冯Yuanqing说Tishkoff实验室的一位博士后研究员和研究的合著者。“因此,我们假设snp PDPK1可能影响色素附近的人类。”

生成机械假说的证据,研究人员测试的效果之一这些SNPs-shown san常见的皮肤细胞生长在培养皿中。他们发现,抑制该地区包含PDPK1变体表达水平改变,减少皮肤黑色素的水平在实验室培养的皮肤细胞。

其他与健康和功能出现在这项研究。团队的分析发现附近大量的变异与骨骼生长相关的基因在中部非洲狩猎。这些组织以身材矮小而闻名,这被认为是有利的茂密雨林环境。在牧区人口从东非,变异基因附近的团队发现浓缩在肾脏发育和功能发挥作用,可能是一个适应生活在干旱的条件下。哈采猎者在东非,他们发现一个独特的浓缩附近的变异基因,对心脏发育中发挥作用。

“我的实验室目前跟进一些这些基因是否我们可以了解心脏肌肉发展的基因,”Tishkoff说。“如果我们了解这些基因如何监管,可以给我们一个线索,为什么有些人有心血管疾病的倾向。理解不正常的功能,首先必须了解正常功能,我们推测,有一些关于这些个人lifestyles-having走长途,例如——可能使它有利于某些心脏如何发展和功能的变化。”

此外,研究人员发现基因变异与血压控制Nilo-Congo血统的人,西非团体分享祖先人从大多数非洲美国人的后代。“有高血压和糖尿病的高发病率的非洲血统的人在美国,很大程度上是由于社会经济因素,“Tishkoff说。”,但可能有一些遗传风险因子,连同他们的生活环境中,影响他们的疾病的风险。其中一些可以适应在一个非洲环境但不适应美国环境。”

这些新数据点可能有一天帮助精密医学方法依赖于理解遗传学和其他个体差异如何影响人们的疾病风险,应对药物等等。

“有大量的基因组变异特征在非洲,还没有好,“Tishkoff补充道。“我们希望确保所有人口受益于基因组学革命,我们想促进卫生公平,因此我们需要包含在这些研究针对更广泛的人群。”

参考:风扇,斯宾塞JP,冯Y, et al。全基因组测序揭示了一个复杂的地方适应非洲人口人口历史和签名。细胞。2023,186 (5):923 - 939. - e14灯头。doi:10.1016 / j.cell.2023.01.042。

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