牛津大學 | 有史以來最大的人類家譜：2700萬祖先

研究人員在繪制人類之間的全部遺傳關系圖方面邁出了重要的一步：一個單一的家譜，可以追溯我們所有人的祖先。

牛津大學大數據研究所的研究人員在繪制人類之間的全部遺傳關系圖方面邁出了重要一步：一個可以追溯我們所有人祖先的單一家譜。該研究近日發表在《科學》雜志上。

在過去的二十年中，人類基因研究取得了非凡的進步，為數十萬人（包括數千名史前人）生成了基因組數據。這提出了令人興奮的可能性，即追蹤人類遺傳多樣性的起源，以生成世界各地個體如何相互關聯的完整地圖。

到目前為止，這一愿景的主要挑戰是找到一種方法來組合來自許多不同數據庫的基因組序列，并開發算法來處理這種規模的數據。然而，牛津大學大數據研究所的研究人員今天發布的一種新方法可以輕松地組合來自多個來源的數據并進行擴展，以適應數百萬個基因組序列。

大數據研究所的進化遺傳學家、主要作者之一Yan Wong博士解釋說：“我們基本上已經建立了一個巨大的家譜，一個全人類的家譜，它盡可能準確地模擬了產生所有人類的歷史?！拔覀兘裉煸谌祟惿砩习l現的遺傳變異。這個家譜讓我們能夠看到每個人的基因序列是如何相互關聯的，沿著基因組的所有點。”

由于單個基因組區域僅從父母一方遺傳，無論是母親還是父親，基因組上每個點的祖先都可以被認為是一棵樹。這組樹被稱為“樹序列”或“祖先重組圖”，將遺傳區域通過時間與首次出現遺傳變異的祖先聯系起來。

主要作者 Anthony Wilder Wohns 博士在大數據研究所攻讀博士學位，現在是麻省理工學院和哈佛大學布羅德研究所的博士后研究員，他說：“從本質上講，我們正在重建我們祖先的基因組和使用它們來形成一個龐大的關系網絡。然后我們可以估計這些祖先生活的時間和地點。我們方法的強大之處在于它對基礎數據的假設很少，并且還可以包括現代和古代 DNA 樣本。

該研究整合了來自 8 個不同數據庫的現代和古代人類基因組數據，包括來自 215 個人群的總共 3,609 個個體基因組序列。古代基因組包括在世界各地發現的年齡從 1,000 到 100,000 歲不等的樣本。算法預測了進化樹中必須存在共同祖先的位置，以解釋遺傳變異的模式。由此產生的網絡包含近 2700 萬個祖先。

在這些樣本基因組上添加位置數據后，作者使用該網絡來估計預測的共同祖先居住的地方。結果成功地重現了人類進化史上的關鍵事件，包括遷出非洲。

盡管家譜圖已經是極其豐富的資源，但研究小組計劃通過繼續整合可用的遺傳數據，使其更加全面。由于樹序列以高效的方式存儲數據，因此數據集可以輕松容納數百萬個額外的基因組。

黃博士說：“這項研究為下一代 DNA 測序奠定了基礎。隨著現代和古代 DNA 樣本基因組序列質量的提高，樹木將變得更加準確，我們最終將能夠生成單一的，統一的地圖，解釋了我們今天看到的所有人類遺傳變異的起源。”

Wohns 博士補充說：“雖然人類是這項研究的重點，但該方法對大多數生物都有效；從猩猩到細菌。它可能對醫學遺傳學特別有益，可以將遺傳區域和疾病之間的真實關聯與虛假聯系區分開來源于我們共同的祖先歷史?！?/p>

Journal Reference:

1. Anthony Wilder Wohns, Yan Wong, Ben Jeffery, Ali Akbari, Swapan Mallick, Ron Pinhasi, Nick Patterson, David Reich, Jerome Kelleher, Gil McVean.?A unified genealogy of modern and ancient genomes.?Science, 2022; 375 (6583) DOI:?10.1126/science.abi8264