科学家完成对印度基因多样性最全面的分析

Scientists complete the most thorough analysis yet of India's genetic diversity

科学家们完成了迄今为止对印度基因多样性最为详尽的分析。这一研究由加州大学伯克利分校（UC Berkeley）、印度新德里的全印度医学科学研究所（AIIMS）、南加州大学（USC）以及密歇根大学的研究人员共同领导，并发表在《细胞》（Cell）期刊上。

“这些研究结果填补了一个关键空白，重塑了我们对古代迁徙、古老混血以及内婚制等社会结构如何塑造印度基因多样性和疾病风险的理解，并将有助于为印度制定精准健康策略。”本论文的资深作者之一、加州大学伯克利分校分子与细胞生物学助理教授Priya Moorjani表示。

由于基因流动和内婚制（即社区内部婚姻）的复杂历史，Moorjani指出，印度国内某些群体之间的基因差异甚至可以与欧洲人和东亚人之间的差异相媲美。因此，研究印度不同个体有助于理解古代祖先、地理、语言和社会实践之间的相互作用。

研究人员分析了2762名个体的完整基因组，这些个体代表了印度大部分主要的语言、种族和地理社区，其数据来源于印度老龄化纵向研究-痴呆症诊断评估（LASI-DAD）。LASI-DAD旨在了解印度的基因变异并揭示衰老及与年龄相关疾病的成因。Moorjani及其团队得到了美国国立卫生研究院（NIH）资助的支持。

加州大学伯克利分校团队发现，印度大多数基因变异可以用大约5万年前的一次非洲迁徙来解释。这些人群与现已灭绝的亲属——尼安德特人和丹尼索瓦人——杂交，随后扩散到欧洲和亚洲，包括印度。因此，印度人和欧洲人都携带了大致相等数量的尼安德特人基因，约占整个基因组的1%至2%。

“可能还有更早的从非洲到印度的迁徙浪潮，但那些群体很可能要么没有存活下来，要么对今天的种群几乎没有留下遗传影响。”前加州大学伯克利分校博士后研究员、论文的两位主要作者之一Elise Kerdoncuff表示。

令人惊讶的是，印度人拥有的尼安德特人DNA片段种类比世界上其他任何种群都要多。根据Moorjani的说法，早期研究中采样的欧洲种群共享了约30%的尼安德特人基因组。然而，印度基因组的小样本却包含了占尼安德特人基因组一半的祖先片段。

“最引人注目且出乎意料的发现之一是，印度拥有非非洲人群中最高的尼安德特人遗传多样性。”另一位主要作者、前加州大学伯克利分校博士后研究员Laurits Skov表示。

“这使我们能够从印度个体中重建大约50%的尼安德特人基因组和20%的丹尼索瓦人基因组，这比以往任何关于古老祖先的研究都多。”

“这是因为南亚人的复杂历史。”Moorjani解释道，“过去一万年间，他们经历了多次混合事件，随后许多群体出现了强烈的瓶颈效应。综合来看，这导致了一个非常复杂的祖先镶嵌图，当你比较两个人的尼安德特人片段时，它们往往并不相同。”

来自伊朗的新石器时代农民

印度最早的居民可能是狩猎采集者，他们是古代南印度祖先的后代，其最近的基因亲属今天可能仍然生活在孟加拉湾孤立的安达曼群岛。南印度人比北印度人拥有更高比例的这种祖先。

考古证据，包括来自现今巴基斯坦梅尔加赫遗址的证据，表明南亚农业始于8000至9000年前，可能是由西亚的新石器时代农民引入的，因为当时种植的小麦和大麦最初是在该地区驯化的作物。

Kerdoncuff分析了从中亚和中东的新石器时代到铁器时代的14个古代种群，以确定这些农民可能来自哪里。她发现最接近的匹配对象是公元前四千年的塔吉克斯坦农民和牧民，特别是名为萨拉兹姆（Sarazm）的考古遗址。

考古学家此前已记录了萨拉兹姆与南亚之间的贸易联系，包括与梅尔加赫农业遗址和早期印度河流域文明的联系。

Kerdoncuff指出：“令人震惊的是，我们研究中的两名萨拉兹姆个体之一被发现佩戴着与印度和巴基斯坦新石器时代遗址发现完全相同的贝壳手镯，这些手镯由来自印度洋或阿拉伯海的贝壳制成。”

基因组分析还证实了印度存在草原牧民祖先的证据，现代个体中这一比例介于0%到45%之间。这三个群体——农民、牧民和狩猎采集者——共同造就了如今贯穿印度的基因变异。

内婚制的作用

然而，在这种复杂文化融合之后，印度经历了一次向强烈内婚制的转变，即在一个社区内部通婚的做法。内婚制增加了有害基因变异的流行率，并增加了个体从父母那里继承两个纯合子拷贝的可能性，尤其是当父母有亲缘关系或来自小种群时。

在之前的一篇论文中，Moorjani及其同事确定了这些类型的瓶颈或创始事件发生在3500年至2000年前之间。创始事件是指一小部分祖先个体产生了大部分人口，通常是因为战争、饥荒或疾病大幅减少了人口，也可能是因为地理隔离（例如岛屿）或文化习俗。

“通过这些创始事件，一个群体的成员彼此变得更加亲近，因为他们只在社区内交换基因。”Moorjani说，“因此，如果社区中存在有害变异，它可能会在种群中漂移到高频率，因为变异较少。”

一种隐性性状的例子是丁酰胆碱酯酶（BCHE）基因突变，这种突变会导致肌肉麻痹和其他对麻醉剂如米卡维林的严重反应。Moorjani指出，这种突变在安得拉邦和特伦甘纳邦的Vysha社区中特别普遍，但在印度其他地区的频率非常低，且在印度以外不存在。识别此类变异对于基因筛查和改善医疗干预至关重要。

研究团队还发现了许多罕见且特定于种群的致病基因变异，包括与血液疾病、先天性听力损失、囊性纤维化和苯丙酮尿症相关的变异。

Moorjani及其同事正在继续分析LASI-DAD研究中的印度基因组，这是LASI研究的一部分，已收集了超过7万名个体，并计划对其中一部分进行测序以研究表观遗传学、代谢组学和蛋白质组学，从而了解印度的衰老和与年龄相关的疾病。

“我们的专长在于利用进化史来进行更可靠的疾病定位，因为这段复杂的历史凸显了在未来印度的医学和功能基因组学研究中融入祖先和纯合性的关键性。”Moorjani表示。

(全文结束)