东南亚土著人群的源流历史与特征表型适应性进化的遗传学研究

Locating in the important heartland regarding initial modern human migration and settlement in Asia and Pacific, to date, Southeast Asia harbors many isolated indigenous aborigines who were known as the direct descendent of the earliest local settlers; along the histories, these aborigine populations living at the regions that near from the equator line, and have shaped some population specific adaptive phenotypes, these phenotypic evolution includes significant changes in status, skin color, hair shape, facial morphology and so on. It has magnificent scientific importance that to deciphering the population histories and the genetic mechanism hiding in their unique adaptive phenotypic evolution from the whole genomic perspective for the Southeast Asian aborigines in the big data era. In this project, by dissecting the whole genomic information of some important Southeast Asian aborigines from Cambodia, Nepal and Thailand et al, with integrated the related global wide data, we are seeking to understand the general population histories and the genetic mechanism of the unique adaptive phenotypic evolution in the Southeast Asia and pacific regions.

东南亚（包括大陆和群岛）是现代人类早期走出非洲大陆并扩散到亚洲&大洋洲地区的过程中迁徙和定居的重要腹地，该地区至今仍繁衍着许多相对隔离的土著人群，他们被认为是该地区最早定居人类的直接后裔，并且长期在当地赤道附近低纬度的自然环境适应中，进化出了许多明显的人群特征表型，比如身高、肤色、毛发和面部轮廓等。从全基因组水平深度解析这些人群的源流历史，以及他们在赤道线附近的环境下适应性表型进化的遗传机制有着重要的科学意义。本项目拟通过解析柬埔寨、尼泊尔和泰国等东南亚地区一些重要土著人群的全基因组DNA遗传信息，并整合现有可获得的全球人群的基因组数据，结合这些人群与古人类（丹尼索瓦人和尼安德特人等）的基因交流模式，来深入探讨早期人类走出非洲后迁徙和定居东南亚以及广阔的太平洋地区的一般模式和综合历史；同时，通过挖掘整合与系统分析，揭示赤道附近低纬度地区的人类适应性特征表型进化的一般遗传机制。

现代人群在演化历史中面对新的地理和生态环境逐渐产生了许多适应性的表型变化，造就了当今世界人群丰富的表型多样性。解析人类表型多样性的分子机制可以为理解人类的演化历史提供重要的信息。东南亚地处亚洲与大洋洲、太平洋和印度洋之间的“十字路口”，是亚洲纬度最低的地区并跨越赤道线，同时也是早期人类定居亚太地区的重要走廊。东南亚拥有除非洲大陆之外最为丰富的人类文化、语言、种族和表型多样性，分布有许多古老的现生土著人群，在低纬度的热带雨林气候长期的自然选择下，产生了许多适应环境的体貌表型，如矮身高、深肤色、卷头发和宽扁鼻翼等。然而，目前对这些类似于非洲祖先的体貌表型研究很少。. 为了探讨东南亚土著的群体历史和表型适应的分子机制，我们对柬埔寨土著的全基因组DNA数据开展了系统分析。利用全基因组数据构建的群体聚类关系表明，柬埔寨土著位于东亚人群系统发育树较根部的位置，与其它人群的分歧明显，印证了他们是古老人群的结论。我们分析了柬埔寨土著特有选择的信号，从中发现了1,187个受选择的基因组区域。对这些区域中基因的功能富集分析发现了与身高、头发形态和面部轮廓等体貌表型相关的选择信号和受选择的基因，包括与卷发表型相关的基因TCHH和TCHHL1，与鼻子形态相关的基因PAX3，以及与身高相关的基因ENTPD1-AS1，这些基因均表现为在柬埔寨土著中特有的达尔文正选择信号。TCHH和TCHHL1两个基因各有一个错义突变（改变氨基酸序列）在柬埔寨土著中富集，而这两个基因均与卷发表型有关。其他两个受选择基因（PAX3和ENTPD1-AS1）的受选择突变均位于基因的非编码区。我们进一步的细胞功能验证实验证实了PAX3和ENTPD1-AS1受选择突变位点影响基因的表达调控，从而可能最终影响鼻子形态和身高两个体貌表型。本研究发现的这些受选择基因及其突变位点在具有相似表型的非洲狩猎-采集人群以及其他人群中并没有发生富集，说明东南亚土著的这些表型可能是独立起源和平行进化的结果。本研究为探索人类表型的进化模式和遗传机制提供了范例。