基于基因型似然值的古DNA人类色素表型推断：揭示欧亚大陆4.5万年肤色演化历程

本研究通过基因型似然值（genotype likelihoods）创新性优化HIrisPlex-S系统，在测序深度<8×的古DNA样本中实现精准表型预测。揭示欧亚人群4.5万年来肤色、发色、虹膜色的非线性演化规律，证实新石器时代农民扩散引入浅表型，但青铜时代仍保留非洲祖先的深肤色特征，为人类适应性进化提供分子证据。

　　

人类色素表型的古DNA解码之旅

测试古数据表型推断的稳健性

研究团队开发出基于基因型似然值（genotype likelihoods）的概率模型，通过对比直接调用、插补（imputation）和概率法三种策略，在测序深度<8×条件下，概率法对Ust’-Ishim（俄罗斯旧石器时代）和SF12（瑞典中石器时代）样本的肤色预测准确率显著优于传统方法。当覆盖度低至1-2×时，概率法仍能保持90%以上的正确率，而插补法在1×覆盖时错误率高达100%。特别值得注意的是，中石器时代样本SF12的金发特征在低覆盖度下易被误判，凸显毛发色素预测的挑战性。

从旧石器到铁器时代的色素演化图谱

旧石器时期（45,000-13,000年前）：12个样本中11例显示深色虹膜，俄罗斯Kostenki14个体首次出现中间肤色，打破全深色表型垄断。
中石器时期：瑞典猎人NEO27以12,000年前最早的金发碧眼白肤组合震惊学界，但同期塞尔维亚仍保留深色虹膜群体，形成"北欧浅色-东欧深色"的二分格局。
新石器革命：土耳其农民首现红发突变，而拉脱维亚、乌克兰等地开始出现浅肤色个体，与农业扩散路线高度吻合。
青铜时代转折点：匈牙利SZ1个体（约3,000年前）携带SLC24A5(rs1426654)的AA纯合基因型，与TYR(rs1042602)变异共同构成"白肤基因套餐"，该样本同时具备蓝眼、金发特征，成为欧洲浅表型的分子标杆。

演化动力学的双引擎模型

紫外线适应与群体混合构成驱动色素演化的双重机制：

1. 自然选择：SLC24A5基因在欧亚西部出现10,000-35,000年间的快速正向选择，其A等位基因频率在欧洲达98.7-100%，与维生素D合成效率直接相关。
2. 基因流：新石器农民携带的浅表型等位基因通过"人口更替"（population turnover）扩散，但过程呈现非线性特征——英国青铜时代样本I2445与铁时代丹麦VK521虽相隔千年，却共享相似表型组合，揭示局部基因流的间歇性影响。

方法论突破与局限

研究建立的概率框架有效解决了古DNA低覆盖度（平均1-2×）导致的基因型不确定性问题，但HIrisPlex-S系统对中间表型（如混血群体肤色）的预测精度仍有提升空间。值得注意的是，TYR基因突变rs1042602与白化病的关联提示，某些极端浅表型可能反映病理状态而非自然选择结果。

这项研究如同打开时空棱镜，让我们看见4.5万年来人类在欧亚大陆上演的色彩变奏曲——不是简单的"由深变浅"直线进程，而是自然选择与历史偶然性共同谱写的复调乐章。从非洲祖先的深色皮肤，到中石器时代北欧突然绽放的浅色花朵，再到农业革命带来的色素重组，每个DNA碱基的变化都在诉说着人类适应环境的智慧史诗。