从基因组比对到SNP分析 全面解析藏族人群遗传学

【字体: 时间:2010年11月03日 来源:生物通

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  西藏高原是人类居住的最为极端的环境之一,藏族人群是世界上居住高原时间最长,并对高原低氧环境适应能力最佳的民族,对这一人群遗传学的分析有助于某些疾病机理的分析。

  

生物通报道:西藏高原是人类居住的最为极端的环境之一,藏族人群是世界上居住高原时间最长,并对高原低氧环境适应能力最佳的民族,对这一人群遗传学的分析有助于某些疾病机理的分析。

在今年7月,来自深圳华大基因研究院,加州大学伯克利分校,华南理工大学等处的研究人员通过对汉族和藏族的基因比对分析解释高原适应性进化,发现藏族人群特有的“EPAS1”基因不同于汉族人群,它阻止了藏族人血红蛋白浓度的过度升高,降低了各种高原性疾病发生的可能性。这一研究成果公布在Science杂志上。

西藏高原是人类居住的最为极端的环境之一。当生活在低海拔地区的人来到该地区的时候,由于他们的身体内缺乏氧气而会引起高原反应,这种反应可能会发展成为致命性的心脏或脑子的炎症。 更好地了解身体对低氧的反应对治疗高原反应以及其他的与低氧血症有关的疾病具有重要的意义

在这篇文章中,研究人员通过将50个藏族人与低海拔汉族人群、高加索人群的基因进行比对后发现,发现了藏族人群适应高原环境的关键基因。研究显示,一系列基因在藏族人群的高原适应中发挥作用,其中“EPAS1”基因可能起着关键作用。藏族人群特有的“EPAS1”基因不同于汉族人群,正是这种遗传基因阻止了藏族人血红蛋白浓度的过度升高,降低了各种高原性疾病发生的可能性。由于“EPAS1”基因与缺氧及血红蛋白生成密切相关,对这一基因的研究还有可能对某些血液性疾病的治疗带来突破,并且还可应用于运动员的筛选等方面。

之后来自复旦大学现代人类学教育部重点实验室的研究人员对西藏地区的居民进行了有史以来最大规模的采样,通过线粒体的研究比较对西藏地区居民进行了“基因普查”,首次揭示了西藏地区居民的来源。

研究人员通过对线粒体的全测序,根据线粒体上总体积累的变化构建详细的进化谱系,并以此来确定西藏地区居民的来源以及演变,科学家发现,西藏居民最早来自于北亚人群,最早进入西藏的人群非常接近蒙古和布里亚特(即贝加尔湖区域)等地区的北方人群。大约在3万年前至2万年前进入西藏。由于2万年前到1万2千年前之间是全球冰川期的顶峰,全球的大部分山顶都被冰雪覆盖,北温带的北部也被厚厚的冰原覆盖,由此当时大部分地区都被冰川包裹的西藏,完全不适合人类居住。只有拉萨附近的雅鲁藏布江边的藏南河谷地区由于海拔较低,形成了一个与世隔绝的绿洲,成为这一人群的“诺亚方舟”。而在冰川期结束后,才有第一批后来的东亚人进入西藏,形成了现在的混合人群。

在此次调研中发现,有几个特殊的线粒体类型只有在西藏地区才有。但科学家表示这些类型的来源,究竟是在西藏地区经过多年发展以后形成的,还是原本很普遍但是其他地区消失了只在西藏地区才得以保存,目前还不是很清楚,需要进一步研究。根据此次调研结果,课题组还将对西藏地区居民的高原适应性进行基因调查,也许可以发现为何当地居民携带氧的效率更高,而且更适应高原的生活。调查还发现,西藏山南地区的民族与藏族完全不同,是从云南西北地区迁移进西藏的,并没有通过青藏高原迁移,而且基因的多样性非常低,这将为疾病基因的研究带来更多的便利。

近期来自中科院昆明动物研究所,美国哈佛医学院的研究人员对藏族高海拔适应性的遗传学机制开展了系统的研究。这一结果从分子水平初步揭示了藏族高原适应的遗传学机制。研究结果发表于国际知名刊物Molecular Biology and Evolution上。

现代人大约10万年前走出非洲并扩散到世界各地,他们在史前迁徙的过程中会面临新环境的生存挑战。世袭在青藏高原的藏民族对高原缺氧的环境具有很好的适应力,但其适应的遗传机制长期以来一直是未解之谜。

中科院昆明动物研究所宿兵研究员课题组和西藏大学以及美国哈佛医学院的科研人员合作,对藏族高海拔适应性的遗传学机制开展了系统的研究。经过全基因组单核苷酸序列多态(SNP)芯片扫描,他们发现EPAS1和EGLN1这两个低氧相关基因在藏族人群中有很强的自然选择信号,且与汉族在单倍型频率上表现出很大的差异。通过对EPAS1基因的全测序分析,发现这个基因在藏族人群中发生了很强的自然选择,选择时间大约至少1.8万年以上。这一结果从分子水平初步揭示了藏族高原适应的遗传学机制。

这些成果对于解析藏族这一神秘的民族具有重要的意义,相信随着生物技术的发展,以及遗传学分析手段的进步,越来越多的相关奥秘将被揭晓。

(生物通:万纹)

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