11月7日，上海交通大學公共衛(wèi)生學院、上海交通大學醫(yī)學院單細胞組學與疾病研究中心胥宛星與復旦大學生命科學學院/人類表型組研究院徐書華教授團隊在分子進化領域權威期刊Molecular Biology and Evolution發(fā)表了題為“Multiple-wave admixture and adaptive evolution of the Pamirian Wakhi people”的研究論文。該研究分析了帕米爾高原瓦罕人群的基因組多樣性，揭示了瓦罕人群的遺傳起源及適應帕米爾高原環(huán)境的遺傳基礎。研究發(fā)現瓦罕人群在特定基因區(qū)域（MAGI2和EGLN3）存在顯著的適應性演化跡象，提示了瓦罕人群可能具有不同于青藏高原人群的適應機制。
世居巴基斯坦、阿富汗、塔吉克斯坦和中國新疆環(huán)繞交界處的帕米爾高原瓦罕人自古以來就是連接東亞、中亞和南亞文化交融和貿易往來的重要橋梁，但關于瓦罕人的起源和演化歷史仍然知之甚少。該研究采集了8個帕米爾高原瓦罕人的基因組數據，結合中國新疆塔吉克人群以及世界人群的參考數據進行了綜合分析，發(fā)現瓦罕人和新疆塔吉克人具有相對更近的遺傳關系。研究發(fā)現瓦罕人的祖源構成中超過85%來自西歐亞人群（西歐～44.5%；南亞～42.2%），少量來自東歐亞人群（西伯利亞～6.0%；東亞～4.3%）（圖1）。
圖1. 全球人群背景下瓦罕人的祖源解析
研究團隊進一步對瓦罕人的遺傳融合歷史進行推斷，發(fā)現瓦罕人的演化經歷了復雜的“混合之混合”的模式，即早期西歐和南亞祖先人群之間發(fā)生了基因交流，東亞和西伯利亞祖先之間也發(fā)生基因交流。隨后，來自西方已經混合的祖源人群與來自東方已經混合的祖源人群之間進一步發(fā)生了多次大規(guī)模遺傳融合：早期的人群融合發(fā)生在約3850～2250 年前，而更近期的人群融合發(fā)生在約775～350 年前，后經持續(xù)基因交流和融合最終形成了現今的瓦罕人（圖2）。
圖2. 瓦罕人的復雜混合歷史模型重構及時間推斷
通過計算分析瓦罕人基因組中古人（丹尼索瓦人、阿爾泰-尼恩德特人和溫迪加-尼恩德特人）基因序列信息，作者發(fā)現MAGI2基因區(qū)域富集的古人類序列遠高于世界其他人群，該發(fā)現在單倍型網絡分析中得到佐證。有趣的是，MAGI2基因之前被報道在藏豬的高原適應性進化中發(fā)揮重要作用，提示趨同演化（convergent evolution）可能并非之前預期那樣罕見。另一方面，該研究進一步發(fā)現EGLN3基因在瓦罕人群中呈現適應性演化特征，而該基因參與低氧環(huán)境中細胞信號轉導，此前有報道EGLN3與藏人和埃塞俄比亞高原人群的高原適應性相關。瓦罕人在EGLN3基因區(qū)域由12個單核苷酸多態(tài)性位點形成一個強連鎖不平衡區(qū)域，其中最高頻單倍型達87.5%，遠高于世界其他人群；這也與瓦罕人在EGLN3基因區(qū)域存在適應性演化的預期相符（圖3）。該研究揭示了帕米爾高原瓦罕人與新疆塔吉克人的密切遺傳關系，推斷出瓦罕人祖先可能經歷了多次復雜人群融合歷史。同時，該研究檢測到瓦罕人在MAGI2和EGLN3兩個基因區(qū)域存在顯著的適應性演化特征，可能是瓦罕人適應帕米爾高原環(huán)境的關鍵遺傳基礎。
圖3. 瓦罕人EGLN3基因區(qū)域的適應性進化特征
復旦大學生命科學學院/人類表型組研究院徐書華教授為該論文的通訊作者，上海交通大學公共衛(wèi)生學院、上海交通大學醫(yī)學院單細胞組學與疾病研究中心胥宛星老師、復旦大學生命科學學院劉姣姣博士、上海科技大學張曉曦博士為本論文的第一作者。巴基斯坦阿卜杜勒瓦利汗大學的Asifullah Khan教授、復旦大學生命科學學院陸艷副研究員、復旦大學人類表型組研究院博士生溫佳、中國科學院大學博士畢業(yè)生馮啟迪、潘雨聞、復旦大學生命科學學院博士后高揚等對該研究做出了重要貢獻。該研究獲得了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、上海市科委等多項基金的資助。
