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远古DNA揭示了史前美洲人复杂的基因学

American Association for the Advancement of Science

对远古DNA所进行的一个综合性的、跨越半球的研究提示,人类在美洲的定居过程是非常复杂的。根据对首批美洲人基因组的分析结果,南北美洲首批定居者的人群动态无法用简单的人口模型或播散模式进行解释。尽管人们对人类最初迁徙进入北美和南美的时间和数目给予了很多关注,但他们对人群此后在整个美洲大陆的扩张则关注较少。先前的基因组研究提出,首批美洲人是在近2万5000年前与他们的西伯利亚及东亚的祖先分道扬镳,并随之在大约1万年后分成不同的北美和南美人群。然而,据作者披露,首批美洲人的扩展仍然是一个有争议的话题,仅从对当今人口的分析是难以理解的。Victor Moreno-Mayar和同事对跨越南北美洲(从阿拉斯加至巴塔哥尼亚)的15个远古美洲人(他们中的6个距今超过1万年的时间)的基因组进行了测序。这些结果揭示了美洲人口扩张和多元化的复杂画面。据Moreno-Mayar等人披露,人群在整个美洲呈快速但不规则的辐射扩散,他们经多样化后成为不同的人群,其中有些人群是先前未知的,他们仅见于遗传记录。有趣的是,作者发现在晚更新世(距今约1万1700年)存在的一个只在南美洲显现的具澳大拉西亚人血统的人群,以及一个较后的与中美洲人相关的向北美和南美的扩张。尽管这项研究的结果填补了我们对早期美洲人了解的某些空白,但作者指出,人类在美洲的定居可能更为复杂,这可从发现的未知人群得到证明。

在另一项发表于《科学-进展》的研究中,John Lindo和同事发现,对高海拔安第斯极端苛刻环境(欧洲人在这些地区接触了首批定居者)的基因和文化适应是一个复杂但相对快速的过程;这项研究聚焦于南美安第斯人的史前基因史。考古证据提示,人类对安第斯高地的首次永久性占领始于向上追踪距今1.2万年前。由于生活在高海拔地区的压力(如寒冷的气温、氧气含量低及紫外线的强辐射),对人类基因和社会过程的选择压力可能导致了他们独特的生物学和社会学的适应性变化。然而,尽管安第斯被广泛视作研究人类对高海拔环境发生适应性变化的天然实验室,但人们并不能很好地理解安第斯高原人口的遗传学。为探索安第斯高原人的人口历史,John Lindo和同事编纂了古代人口基因组的时序,它们来自考古发现的跨越3个不同文化阶段(距今6800-1400年)的人类遗骸。接着,这些基因序列被用来与来自低地和高地史前和现代南美人群的基因序列以及古代美洲其它地方土著人的基因序列进行了比较。Lindo等人的分析揭示了有关安第斯人史前基因的几个重大发现。据作者披露,在距今9200至8200年前,人们永久性地定居于安第斯高原,这一日期要比仅用现代基因组数据的研究所报告的时间更接近现在。此外,结果表明,人类的基因特性会因为环境压力因素而改变。令人意外的是,与适应缺氧相关的基因并不属于那些最强的正向选择信号。相反,与血液和心脏相关的基因修饰则显示了最强的正向选择信号,这证实了先前的假设,即土著安第斯人可能是通过对心血管基因的修饰来适应高海拔变化的。最强的选择信号与淀粉消化有关,这可能代表了对农业依赖的一种适应性反应,因为以含淀粉的土豆和玉米为基础的饮食是该地区几千年来的特征。此外,通过确认与抗病能力(这些疾病可能是由首批来此的欧洲人带来的)直接相关基因的正向选择,Lindo等人还证明了与欧洲人的接触是如何在过去的500年中对安第斯人的基因发生影响的。

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