揭秘中原汉族基因组：解锁东亚人群遗传密码与饮食适应之谜

为探究东亚人群遗传结构与适应问题，郑州大学研究人员开展中原汉族（CPHC）基因组研究。发现 CPHC 遗传多样性高，糖脂代谢基因有选择信号。该研究为东亚人群遗传研究提供关键线索，值得科研读者一读。

　　

在人类演化的宏大篇章中，东亚地区一直占据着极为重要的位置。现代人类起源于非洲，随后开启了全球迁徙之旅，东亚便是他们迁徙途中的关键一站。通过对东亚各人群 Y 染色体单倍型的研究发现，一场自南向北的迁徙，促使人类在东亚大陆定居下来。在这一过程中，人口不断扩张，环境与饮食的变化也给东亚人群的基因组结构带来了改变。此前，针对东亚汉族人群的研究虽然为了解人群迁徙历史和疾病易感性提供了不少遗传证据，但有一个关键地区却未得到足够的重视，那就是中国中原地区。

中原地区，地处黄河中下游流域，宛如一颗璀璨的明珠，是东亚乃至全球重要的农业产区之一。这里承载着厚重的历史文化，超过 20 个中国朝代在此建都，被誉为中华文明的发祥地。研究中原地区人群的结构和生存模式，对于探究东亚现代人类的形成至关重要。而且，基因组结构变异（SV，由长度超过 50bp 的序列片段插入、缺失等构成 ）在人类表型、适应和疾病方面起着关键作用，然而，目前对东亚人群 SV 的研究却十分有限。为了填补这些研究空白，深入了解东亚人群的遗传奥秘，来自郑州大学的研究人员展开了一项重要研究。

他们的研究成果发表在《Communications Biology》期刊上，论文题目为 “Genomic analysis of the Central Plains Han Chinese reveals unique genetic structure and dietary adaptations”。通过这项研究，他们发现中原汉族（CPHC）具有独特的遗传结构和较高的遗传多样性，并且确定了一些与糖脂代谢相关的基因可能是对农业文明适应的结果。这一研究成果为进一步探究农业人群饮食适应性进化提供了重要线索，犹如为遗传研究领域点亮了一盏明灯。

在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先是全基因组测序技术，对 492 名中原汉族个体的血液样本进行检测，获取了大量的遗传数据。然后，利用变异检测与注释工具，如 GATK、Paragraph 等，识别和注释了样本中的单核苷酸多态性（SNP）、插入缺失（INDEL）和结构变异（SV）。此外，还借助主成分分析（PCA）、混合分析（Admixture analysis）等群体遗传学分析方法，研究中原汉族与其他人群的遗传关系、遗传结构和遗传多样性 。

下面让我们详细看看研究的具体结果。

1. CPHC 个体的基因组测序与变异注释：研究人员精心挑选了来自河南 16 个城市的 492 名汉族个体，对他们进行了全基因组测序。测序工作在 Illumina 测序平台上展开，平均测序深度达到 25.54×。经过一系列严谨的分析流程，研究人员发现了 2265 万个 SNP 和 426 万个 INDEL，其中有 2417290 个（约 10.67%）是此前未被发现的新变异。不仅如此，他们还利用 Paragraph 工具鉴定出了 19042 个缺失（DELs）和 22917 个插入（INSs）类型的 SV。这些丰富的变异数据充分表明，CPHC 基因组具有高度的遗传多样性，为后续的研究提供了宝贵的素材。
2. CPHC 比其他东亚人群具有更高的遗传多样性：为了探寻 CPHC 与其他人群之间的遗传关系，研究人员开展了主成分分析（PCA）。结果显示，在全球人群的 PCA 分析中，东亚人、欧洲人和非洲人有着显著的遗传差异，CPHC 与东亚人群紧密聚集在一起。进一步对东亚人群进行分析发现，基于 SNP 的 PC1 层面，CPHC 个体的遗传成分更为集中；从 SV 的角度分析，CPHC 也展现出了独特的遗传成分。通过构建最大似然树和计算 FST 值，研究人员发现 CPHC 与北方汉族人群（如 CHB）的遗传关系更为亲近。此外，CPHC 的 LD 衰减速率明显高于其他东亚人群，有效种群规模在约 1 万年前迅速增长。这些结果有力地证明，CPHC 具有丰富的遗传多样性，且与其他东亚人群存在一定的遗传差异。
3. CPHC 全基因组选择信号检测：研究人员对 CPHC 进行全基因组选择信号检测时，将 CPHC（农业群体）与 81 个东南亚狩猎采集群体（JPZ）进行 FST 分析，成功识别出 380 个基因（13035 个 SNP）存在显著的遗传分化。经过进一步研究发现，CPHC 中一些特定的脂质代谢基因，如 LONP2，受到了自然选择。同时，研究还发现免疫反应也是 CPHC 的一个重要适应性表型。除了这些，研究人员还发现了 8 个与糖脂代谢相关的基因以及其他一些具有多种功能的基因，这些都表明糖脂代谢是 CPHC 的重要表型特征之一。
4. 糖脂代谢相关突变可能源于农业扩张带来的饮食适应：考虑到中原地区在农业发展中的重要地位，研究人员推测一些糖脂代谢相关基因的突变可能与农业驯化有关。为此，他们分析了 14 个黄河流域古代 DNA 样本中 21 个典型突变。结果发现，部分 SNP 的衍生等位基因出现时间与中原地区作物（如小米）的种植时间相吻合。不过，与水稻驯化相关的酒精代谢基因变异在古代黄河流域人群中并未广泛传播。这一发现表明，中原地区某些基因的突变可能与农业驯化和饮食适应相关，同时也暗示了黄河流域（以小麦和小米为主）和长江流域（以水稻为主）在饮食适应的遗传基础上可能存在差异。
5. 特定结构变异对东亚人群遗传多样性的贡献：研究人员在 CPHC 中鉴定出 26 个与世界其他人群频率差异较大的 SV，其中 9 个为 CPHC 所特有，17 个在 CPHC 中具有较高频率。例如，DEL_21699 可能与食管癌的发生有关，DEL_38406 可能与原发性闭角型青光眼有关。此外，一些高频 SV，如 INS_27791 和 INS_03097，可能在饮食适应方面发挥了作用。这些发现意味着 CPHC 中存在的一些高频或特异性 SV，在东亚地区特定疾病的发生和饮食适应方面可能扮演着重要角色。

综合上述研究结果，研究人员认为 CPHC 具有独特的遗传结构和较高的遗传多样性，这使得它在东亚汉族人群的遗传研究中具有重要价值。研究还揭示了 CPHC 中与糖脂代谢相关的基因变异可能是对农业文明的适应，为理解东亚人群饮食适应性进化提供了关键线索。同时，研究中发现的 SV 也丰富了东亚人群结构变异的资源，为研究东亚人群的适应性进化和疾病易感性提供了新的视角。这项研究犹如一把钥匙，为我们打开了深入了解东亚人群遗传奥秘的大门，对未来的遗传学研究和人类健康研究具有重要的指导意义。