從基因組比對到SNP分析全面解析藏族人群遺傳學

日期：2010-11-03 13:40:10

西藏高原是人類居住的最為極端的環境之一，藏族人群是世界上居住高原時間最長，并對高原低氧環境適應能力最佳的民族，對這一人群遺傳學的分析有助于某些疾病機理的分析。

在今年7月，來自深圳華大基因研究院，加州大學伯克利分校，華南理工大學等處的研究人員通過對漢族和藏族的基因比對分析解釋高原適應性進化，發現藏族人群特有的“EPAS1”基因不同于漢族人群，它阻止了藏族人血紅蛋白濃度的過度升高，降低了各種高原性疾病發生的可能性。這一研究成果公布在Science雜志上。

西藏高原是人類居住的最為極端的環境之一。當生活在低海拔地區的人來到該地區的時候，由于他們的身體內缺乏氧氣而會引起高原反應，這種反應可能會發展成為致命性的心臟或腦子的炎癥。更好地了解身體對低氧的反應對治療高原反應以及其他的與低氧血癥有關的疾病具有重要的意義

在這篇文章中，研究人員通過將50個藏族人與低海拔漢族人群、高加索人群的基因進行比對后發現，發現了藏族人群適應高原環境的關鍵基因。研究顯示,一系列基因在藏族人群的高原適應中發揮作用，其中“EPAS1”基因可能起著關鍵作用。藏族人群特有的“EPAS1”基因不同于漢族人群，正是這種遺傳基因阻止了藏族人血紅蛋白濃度的過度升高，降低了各種高原性疾病發生的可能性。由于“EPAS1”基因與缺氧及血紅蛋白生成密切相關，對這一基因的研究還有可能對某些血液性疾病的治療帶來突破，并且還可應用于運動員的篩選等方面。

之后來自復旦大學現代人類學教育部重點實驗室的研究人員對西藏地區的居民進行了有史以來最大規模的采樣，通過線粒體的研究比較對西藏地區居民進行了“基因普查”，首次揭示了西藏地區居民的來源。

研究人員通過對線粒體的全測序，根據線粒體上總體積累的變化構建詳細的進化譜系，并以此來確定西藏地區居民的來源以及演變，科學家發現，西藏居民最早來自于北亞人群，最早進入西藏的人群非常接近蒙古和布里亞特（即貝加爾湖區域）等地區的北方人群。大約在3萬年前至2萬年前進入西藏。由于2萬年前到1萬2千年前之間是全球冰川期的頂峰，全球的大部分山頂都被冰雪覆蓋，北溫帶的北部也被厚厚的冰原覆蓋，由此當時大部分地區都被冰川包裹的西藏，完全不適合人類居住。只有拉薩附近的雅魯藏布江邊的藏南河谷地區由于海拔較低，形成了一個與世隔絕的綠洲，成為這一人群的“諾亞方舟”。而在冰川期結束后，才有第一批后來的東亞人進入西藏，形成了現在的混合人群。

在此次調研中發現，有幾個特殊的線粒體類型只有在西藏地區才有。但科學家表示這些類型的來源，究竟是在西藏地區經過多年發展以后形成的，還是原本很普遍但是其他地區消失了只在西藏地區才得以保存，目前還不是很清楚，需要進一步研究。根據此次調研結果，課題組還將對西藏地區居民的高原適應性進行基因調查，也許可以發現為何當地居民攜帶氧的效率更高，而且更適應高原的生活。調查還發現，西藏山南地區的民族與藏族完全不同，是從云南西北地區遷移進西藏的，并沒有通過青藏高原遷移，而且基因的多樣性非常低，這將為疾病基因的研究帶來更多的便利。

近期來自中科院昆明動物研究所，美國哈佛醫學院的研究人員對藏族高海拔適應性的遺傳學機制開展了系統的研究。這一結果從分子水平初步揭示了藏族高原適應的遺傳學機制。研究結果發表于國際知名刊物Molecular Biology and Evolution上。

現代人大約10萬年前走出非洲并擴散到世界各地，他們在史前遷徙的過程中會面臨新環境的生存挑戰。世襲在青藏高原的藏民族對高原缺氧的環境具有很好的適應力，但其適應的遺傳機制長期以來一直是未解之謎。

中科院昆明動物研究所宿兵研究員課題組和西藏大學以及美國哈佛醫學院的科研人員合作，對藏族高海拔適應性的遺傳學機制開展了系統的研究。經過全基因組單核苷酸序列多態（SNP）芯片掃描，他們發現EPAS1和EGLN1這兩個低氧相關基因在藏族人群中有很強的自然選擇信號，且與漢族在單倍型頻率上表現出很大的差異。通過對EPAS1基因的全測序分析，發現這個基因在藏族人群中發生了很強的自然選擇，選擇時間大約至少1.8萬年以上。這一結果從分子水平初步揭示了藏族高原適應的遺傳學機制。

這些成果對于解析藏族這一神秘的民族具有重要的意義，相信隨著生物技術的發展，以及遺傳學分析手段的進步，越來越多的相關奧秘將被揭曉。