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原文
bioRxiv Genomics· Wijnhoven, L., Yermakovich, D., Dannemann, M. ·· 15 小时前精选评分62

具有中晚全新世选择特征的基因-环境互作位点揭示饮食依赖的遗传效应

Gene-environment interaction loci with signatures of mid- to late Holocene selection show evidence for diet-dependent genetic effects

导读

Wijnhoven 等人结合全基因组 GxE 图谱与跨越约 1 万年的等位基因频率轨迹,检验环境响应变异是否促成近期人类适应。在 45 个独立位点中,有 3 个显示显著定向选择特征,分别关联尿酸、LDL-C 和胆固醇水平,呈现平行频率上升且加速点重叠于 4700-7200 年前。

深度解读

过去十余年,人们对近期人类适应的遗传基础已有不少认识:全基因组扫描可以检出各类选择的“足迹”[6];把等位基因频率的空间分布与气候、饮食、病原负荷等环境变量相关联,则发现病原环境的多样性是局部适应最主要的驱动力[2];结合古DNA等新类型数据,适应性等位基因的起源与适应模式也日益清晰[1]。与此同时,由于人类性状大多高度多基因、由古老的常见变异决定,作用于既有变异的弱多基因适应被认为比经典硬清扫更为普遍[3],欧洲人身高相关SNP的频率梯度便是代表性证据[4]。但另一条线索长期与之平行而少有交汇:生物银行规模的分析显示,遗传效应本身会随生活方式与环境而改变,例如BMI的遗传评分与体力活动、饮酒和社会经济状态存在显著交互[5]。正如新研究的作者所指出的,多数演化研究默认遗传效应在不同环境间保持恒定,GxE对近期人类演化的贡献因此悬而未决。

这项工作正是要把两条线接起来。作者将全基因组GxE图谱与跨越最近约一万年的等位基因频率轨迹相结合,检验环境响应型变异是否携带近期选择的信号。在45个独立位点中,有3个表现出显著的方向性选择,分别与尿酸、LDL-C和胆固醇水平相关;三者频率平行上升,加速拐点集中在约4700至7200年前。与选择相关的GxE位点富集于尿酸相关变异,也富集于涉及肉类和奶酪摄入的交互,且饮食相关变异在各位点间的交互方向一致。进一步分析显示,在候选性状中,GxE变异在有选择信号的显著GWAS位点里出现富集;跨全球人群的比较则揭示衍生等位基因频率的上升广泛共享,时间格局也彼此相似。

相对已有认识,这项工作的推进在于把“遗传效应随环境而变”这一现象放回了演化时间尺度:过去对环境适应的刻画,或是等位基因频率与环境变量的空间相关[2],或是隐含效应恒定假设的多基因适应模型[3][4],而本研究提供的证据表明,效应本身依赖环境的变异在中晚全新世经历了方向性选择,且信号集中于饮食相关的交互,与肉类、奶酪这类变量直接挂钩。作者据此提出,基因-环境交互是近期人类演化中一个重要而此前未被充分重视的组成部分。

当然,结果也留下不少问题:45个位点中仅3个达到显著,其余是确无信号还是受限于检测效力,摘要并未展开;饮食究竟通过何种途径改变这些位点的效应,以及4700至7200年前的加速拐点对应怎样的文化与生态变迁,仍需后续验证。此外,该工作目前以预印本形式发布,尚待同行评议。

推荐理由

该预印本结合GxE图谱与万年等位基因频率轨迹,揭示饮食依赖的基因效应在中晚全新世受定向选择,提示基因-环境互作是近期人类进化的重要被低估成分。

来源:bioRxiv Genomics · biorxiv.org

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