重建Khoe-San后裔人群的前殖民时期群体结构

《SCIENCE ADVANCES》：Recovering the precolonial population structure of Khoe-San descendant populations

　　

来自博茨瓦纳和纳米比亚的San人群保留了非凡的语言、文化和遗传多样性，但在喀拉哈里沙漠以南，讲Khoisan语的群体已所剩无几。然而，在历史上，遥远的南部非洲曾是许多San和Khoekhoe群体的家园。流行的观点通常暗示这些人群对当代南非人的祖先构成没有贡献。在本研究中，研究人员对自我认同为南非有色人种（South African Coloured）的群体进行了遗传祖先特征分析，并利用620名新采样个体重建了前殖民时期和殖民时期的群体结构。这些群体保留了大部分的Khoe-San遗传祖先（>48%），表明Khoe-San祖先持续存在至今。通过分离Khoe-San祖先成分，研究人员发现该成分介于≠Khomani San与Nama之间，且不同于喀拉哈里Khoe-San人群。研究人员还发现，印度洋奴隶贸易的遗传印记可追溯至印度尼西亚诸岛，如苏拉威西（Sulawesi）、爪哇（Java）和弗洛勒斯（Flores），而南亚祖先成分则不具有区域性特异性。

**研究背景**

南非当代人群的遗传构成反映了多元起源，从土著San与Khoe人群到来自非洲、欧洲和亚洲不同地区的移民。过去2千年间，来自东非的牧业人群最早迁入该地区，随后具有西非血统的农牧人群也相继迁入，这些在考古学和遗传学文献中已有充分记录。然而，殖民时期更近期人群迁移的遗传影响研究较少。1652年荷兰东印度公司（VOC）在好望角建立补给站，至1806年英国接管期间，VOC估计进口了超过63,000至80,000名来自东非沿海、马达加斯加、印度、斯里兰卡和马来群岛的奴隶。尽管历史学家已重建了许多奴隶的出港地，但他们对当代南非人遗传多样性的贡献仍存在重大认知空白。Khoe-San人群具有全球最高的遗传异质性，但以往研究主要聚焦于喀拉哈里沙漠及其周边的Khoe-San亚结构，对喀拉哈里沙漠以南的Khoe-San人群遗传亲和性知之甚少。此外，对于远离开普敦的南非有色人种（South African Coloured, SAC）群体的混合时间动态和不同祖先群体的相对遗传贡献仍未充分探索。

**研究内容与意义**

研究人员分析了来自西开普省和北开普省自我认同为SAC和Khoe-San个体的620份新基因分型样本，以及22个参考人群，涵盖VOC运营地点和贸易路线附近的假定全基因组祖先来源。通过分离Khoe-San祖先单倍型，研究人员重建了这些Khoe-San后裔人群的前殖民时期群体结构，并评估了Khoe-San祖先在当代多个社区中的持续比例。该研究发表在《SCIENCE ADVANCES》。

**关键技术方法**（不超过250字）

研究人员使用Illumina H3Africa芯片对620例新采集样本进行超过220万个单核苷酸多态性（SNP）基因分型，并与1165例参考个体合并为806,460个常染色体标记数据集；新样本来自南非四个地区：Cederberg（CDB）、Karoo（KRO）、南喀拉哈里（Upington地区）和中奥兰治河（ORG）。主要分析方法包括主成分分析（PCA）、ADMIXTURE、GNOMIX局部祖先推断（LAI）、祖先特异性多维尺度分析（asMDS）、MAPS/SPRUCE环境因子建模及GERMLINE2的IBD共享分析。参考人群涵盖≠Khomani San、Nama、!Xoo、Ju|'hoansi等Khoe-San群体及非洲、欧洲、南亚和东南亚人群。

**研究结果**

*Khoe-San后裔人群的遗传组成*

通过PCA和ADMIXTURE分析，研究人员发现Khoe-San祖先比例随距离开普敦的纬度距离增加而增加（决定系数R²=0.628, P<0.001），从开普敦附近的平均40%到南喀拉哈里的80%。CDB人群的印度尼西亚祖先比例最高（3.1±2.1%）。在k=9时，南北喀拉哈里Khoe-San祖先分离，研究人群共享42.0-46.8%的南喀拉哈里Khoe-San祖先，北喀拉哈里频率较低（2.6-9.0%）。

*识别非洲群体结构的潜在来源*

Khoe-San特异性asMDS分析显示，CDB、KRO、NCTB和中ORG的Khoe-San推断单倍型聚类于Nama和≠Khomani San单倍型分布重叠末端之间，所有研究人群的质心更接近≠Khomani San。非Khoe-San非洲人（NKA）特异性分析显示，CDB的NKA单倍型与赞比亚和莫桑比克人群重叠，KRO和NCTB的NKA单倍型更接近祖鲁和科萨等恩古尼语使用者。

*识别非非洲群体结构的潜在祖先来源*

欧洲asMDS分析显示，欧洲单倍型聚类于英国和法国人群之间，人群质心更接近法国人。东亚/东南亚asMDS分析明确显示印度尼西亚是SAC中"东亚"成分的最佳来源，聚类靠近苏拉威西、苏门答腊和爪哇等西部岛屿，这些地区与荷兰东印度洋贸易路线的主要港口相对应。

*群体结构的地理预测因子*

MAPS分析显示，殖民接触改变了迁移模式，导致沿海平原和KRO的迁移率下降。随机森林回归表明，解释迁移率变异的最重要变量是年平均温度、坡度和最冷月最低温度；殖民时期水体存在的重要性增加，可能反映了殖民时期久坐性的增强。

**讨论与结论**

讨论指出，西非祖先既反映了古代班图扩张，也反映了殖民奴隶贸易。NKA祖先的地理分布从CDB的约11%到KRO和中ORG的约22%，CDB个体靠近莫桑比克人群的位置与莫桑比克作为印度洋奴隶贸易主要葡萄牙奴隶贸易中心的历史角色一致。印度尼西亚祖先成分的检测与历史记录一致，估计开普殖民地约四分之一的奴隶为马来或印度尼西亚后裔。SAC人群保留了41%至53%的Khoe-San祖先，单倍型分析发现该成分更接近南喀拉哈里祖先而非北喀拉哈里祖先。

研究结论：该项研究提供了南非多个地区遗传组成的大规模表征，揭示Khoe-San祖先占SAC人群祖先的显著比例（41-53%）。局部祖先分配进一步确定了殖民时期迁入南非的可能来源，如印度尼西亚是该"东亚"遗传成分的可能来源人群。持续的实质性Khoe-San祖先、反映殖民定居模式的地理梯度以及当代遗传结构中明显的迁移模式破坏，都证明了殖民进程从根本上改变了南非的人口景观。