唧唧堂名校科研介绍2014-07-31 2:37 PM

DNA“全球定位系统”精确定位祖先生活之地

新型地理种群结构(GPS)工具的工作原理类似卫星导航系统。它可以导航带你“回家”,但并非至你现今住所,而是千年前你祖先所在之地。先前科学家们只能够定位到你DNA形成之地的方圆430英里范围,这在欧洲可能代表着跨越两个国家之遥的路程。然而新的工具定位世界人口的准确地理区域甚至是所在村庄和出生地的成功率达到98%。 

对创造你DNA的基因库的最后混合的认知突破会对挽救生命的个性化医学,高级法医学以及祖先起源有争议的人口研究比如非裔美国人,罗马尼人和欧洲犹太人等会产生很大影响。当两个或多个先前种群分离的个体开始杂交时发生了基因混合。这促成了代表先前基因库混合的新基因库的形成。 

基因混合类似“煮汤”

这种过程在历史迁移和入侵中非常普遍,例如当维京人在11世纪入侵英国和欧洲并和当地居民定居,这形成了维京—盎格鲁—撒克逊人新基因库,但有些仍和其他维京人结婚并保持其原有基因库,这使得能用GPS来追踪他们的斯堪的纳维亚起源。 

谢菲尔德大学动植物科学系创始人Eran Elhaik表示,如果我们将世界想象成五颜六色的混合汤,即代表着不同种群,这将很容易直观地了解基因混合如何发生。如果将来自蓝色汤区的人口种群和红色汤区的种群混合将会产生紫色汤种的后代。基因混合发生越多则不同颜色汤种的引入越多;这使得越来越难以用传统工具如不足2%准确度的空间血统分析(SPA)来定位你的DNA血统。通过模拟这些混合过程,研究已经能够发现近千年前你DNA的形成之地。最激动人心的是该研究甚至可以准确定位到百千年前祖先所居村落,这突破了以前的研究空白。

撒丁岛和大洋洲 

为了演示GPS预测的准确度,Elhaik和同事们分析了来自撒丁岛10个村庄和大洋洲20多个岛屿的数据。这项现今发表于《Nature Communications》的研究显示,Elhaik和他的团队成功将四分之一的撒丁岛居民定位到家乡,并且将其余大部分居民定位到家乡方圆50公里范围。该方法能以90%精度成功将大洋洲岛民定位到家乡岛屿。Elhaik表示在定位印度大洋洲居民种,相较于传统SPA工具而言,这种新工具表现出了显著飞跃。

“种族”理念 

这项技术也意味着我们无法再用单个标签来轻易分类人们的种族身份。任何人都无法用例如英国白人或非洲人来简单归类,因为在我们自己这一具有独特身份的复杂模型面前,种族概念显然不合理。对血统追踪溯源是现今社会的主流趋势且家谱是美国人最热衷爱好之首。在美国估计有百万人已经接受了DNA基因分型。人们可以通过用棉签从口腔简单采集样本后寄送到相应公司如23andMe公司或ancestry.com,并花上98到200美元就能发掘自己的DNA。 

健康筛查

Elhaik的合著者Tatiana Tatarinova开发了一个GPS公共网站。南加州大学Keck医学院小儿科研究副教授Tatarinova表示,为了帮助人们“寻根”,他开发了能允许任何已接受DNA基因分型的人上传结果并使用GPS来寻找自己祖籍的网站。这种方法的简单性和精确性令人感到惊讶。在特定地理区域的人更容易有相近基因。当他们也具有通常发现于其他遥远地区的遗传性状时,这些特质的地理来源通常是能找到这些特质的最接近位置。研究人员表示,像英国或美国这些种族多元化地区,很多人都知道祖先几代的情况,而这种筛选则具有至关重要的医学意义。 

某些基因型的发现可能表明了某种遗传性疾病的潜在可能性,并作出进行诊断测试的建议。此外随着科学家对个性化药物有了进一步了解,有证据表明特定基因型会对药物产生不同反应,这使得这些信息在选择最有效治疗和最恰当剂量时潜在来说十分有用。研究人员目前正在设计一项研究来关联药代动力学(即药物代谢时间过程)和基因型。 

约翰·霍普金斯大学,宾夕法尼亚大学,亚利桑那大学和全球其他研究机构的其他研究人员为该研究提供了支持。

英文报道: 
‘GPS’ FOR DNA PINPOINTS WHERE YOUR ANCESTORS LIVED
http://www.jijitang.com/note/5471

论文原文: 
《世界范围内人类种群的地理种群结构分析能推断出他们的生物地理起源》, 2014年4月29日发表于《Nature Communications》 
http://www.jijitang.com/note/5470

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