基于全基因组变异揭示山羊通过多路径迁徙传入亚洲的群体遗传学研究

《Scientific Reports》：Genome-wide variation reveal that goats were introduced into Asia via multiple migrations

本研究针对亚洲山羊起源路径不清的科学问题，通过收集12个南亚/东南亚及2个中亚山羊种群的55K全基因组SNP数据，结合群体基因组学分析技术，首次系统揭示山羊通过喜马拉雅山脉南北两条独立路线传入亚洲的迁徙历史。研究发现北部路线（哈萨克斯坦-蒙古-新疆）与南部路线（孟加拉-中南半岛）的遗传分化，并证实中南半岛山羊是菲律宾和印度尼西亚群岛山羊的祖先群体。该成果为理解欧亚大陆牲畜传播与人类迁徙的协同演化提供了重要分子证据。

　　

山羊作为最早被驯化的家畜之一，在人类文明发展史上扮演着重要角色。尽管考古证据表明山羊驯化始于约1万年前的中东地区，但这些驯化种群如何扩散至亚洲大陆，特别是东南亚地区的传播路径，始终是学术界争论的焦点。以往的全基因组研究因缺乏东南亚山羊样本，难以完整还原亚洲山羊的迁徙图谱。更令人困惑的是，东南亚山羊群体中高频出现的线粒体DNA单倍群B（haplogroup B）与其邻近地区的遗传组成存在显著差异，暗示着可能存在的复杂传播历史。

为解决这一科学难题，由日本神户大学万年纪之（Hideyuki Mannen）教授和乌得勒支大学Johannes A. Lenstra教授共同领导的研究团队，在《Scientific Reports》上发表了最新研究成果。研究人员对来自菲律宾、缅甸、老挝、越南、柬埔寨等11个国家的270只本土山羊进行全基因组测序，结合已发表的全球山羊SNP数据，构建包含47个种群、2,839个个体的超大样本集。通过创新性开发"减少表征混合分析"（Reduced Representation Admixture Analysis, RRAA）方法，有效克服了近交群体对遗传结构分析的干扰，首次清晰描绘出山羊传入亚洲的双路径模式。

关键技术方法包括：采用Illumina山羊50K SNP芯片进行基因分型，通过PLINK进行质控和连锁不平衡修剪；利用主成分分析（PCA）、邻接网络（Neighbor-Net）、TreeMix和ADMIXTURE等多重群体遗传学分析手段解析遗传结构；创新性建立RRAA算法消除近交偏差；基于f₃统计量构建遗传渐变图谱。

亚洲山羊种群的系统发育和结构分析

研究人员首先对亚洲山羊种群进行遗传结构解析，发现中亚和北亚山羊在国家和地区水平呈现相对同质的群体结构，而南亚和东南亚山羊则表现出高度复杂性。基于遗传相似性，将柬埔寨山羊划分为湄公河东岸偏远山区的柬埔寨-M（Cambodia-M）和湄公河西岸平原的柬埔寨-P（Cambodia-P）两个群体，二者在形态学和线粒体单倍群B频率上存在显著差异。类似地，缅甸山羊被划分为缅甸和缅甸-掸邦（Myanmar-Shan）种群，尼泊尔山羊分为尼泊尔和尼泊尔-山地（Nepal-Hill）种群。

消除近交偏差的遗传结构分析

主成分分析（PCA）和邻接网络图均显示，北印度支那（缅甸-掸邦、老挝、越南）山羊与中国南部（江西、云南）山羊存在密切联系。柬埔寨-M群体因山地隔离导致的低杂合度而在PCA中处于极端位置。为消除近交群体对分析结果的影响，研究人员开发了RRAA方法，通过随机减少近交群体的样本量进行100次Admixture分析，平均计算基因组组成比例。结果显示，在K=4时，常规ADMIXTURE分析中柬埔寨-M对周边群体的虚假遗传贡献被有效纠正，RRAA结果更合理地反映了东南亚山羊的遗传历史。

遗传渐变与亚洲山羊传播路径

通过计算所有亚洲山羊种群对的共祖指数f₃，研究人员构建了清晰的遗传渐变图谱。f₃共祖性热图显示出比F_ST遗传距离更规则的模式，有效弱化了近交等局部效应。地理分布图显示，从西亚到东亚和东南亚存在明显的遗传渐变，印度尼西亚和菲律宾作为传播路径的终点。老挝和越南山羊与印度尼西亚、菲律宾山羊的高共祖性表明，这两个岛屿地区的山羊均源自东印度支那。

种群观察杂合度分析显示，蒙古和中国北山羊以及北印度山羊的高杂合度与均匀的共祖性表明这些地区存在相对稳定的基因库，而长F_ST遗传距离则提示蒙古山羊经历了独立的本地演化过程。

讨论与结论

本研究通过全基因组分析揭示，喜马拉雅山脉的天然屏障导致山羊传入亚洲的南北两条独立路径：北部路线经哈萨克斯坦-蒙古-新疆至中国中原地区，南部路线沿印度洋海岸线传播。这些迁徙在印度支那地区汇聚，并使该地区山羊成为印度尼西亚和菲律宾岛屿山羊的祖先。南部路线中，携带线粒体单倍群B的山羊（主要分布在柬埔寨-M）与卡詹（Katjang）类型相关，而后来传入的仅携带单倍群A的山羊（主要分布在柬埔寨-P）则与印度垂耳特征和罗马凸面脸型相关。单倍群B在印度支那和印度尼西亚的分布可能与其热带适应性有关，而Y1AB单倍型在中国北部绒山羊中的高频出现则暗示其对干旱环境的潜在适应性。

这些迁徙模式与人类历史迁徙事件存在时空对应关系：北部路线与颜那亚（Yamnaya）牧民的扩张（公元前2500-2000年）及后来的北方丝绸之路重叠；南部路线可能与印度河谷文明的早期哈拉帕时期（公元前3700-2800年）及后来的印度-雅利安人迁徙（公元前1500年）相关。从中国到印度支那的传播可能受到约5000年前东亚南北迁徙事件、4000年前汉藏语系从长江流域向东南亚的扩散以及2000-3600年前黄河流域农民向南迁移的影响。

该研究不仅填补了亚洲山羊起源与传播路径的知识空白，建立的RRAA方法为家畜群体遗传学研究提供了有效工具，对理解欧亚大陆农业文明传播、牲畜适应性进化以及人类与动物的协同迁徙历史具有重要意义。