迄今最大规模基因组样本分析发现突变让中国藏族人适应高原生活

中澳科学家揭示藏族人适应高原的基因秘密。图片来源：Kevin Frayer/Getty Images

生活在海拔数千米的高度绝不是一件容易事。那里的空气中含有较少的氧气，有更多来自太阳的有害紫外线（UV）辐射，并且一年四季的食物供应变化也很大。但这并不能阻止近500万人在中国的青藏高原上生活，这里的平均海拔高度到达了4000米。

如今，来自中国和澳大利亚的科学家分析了迄今为止最大规模的中国藏族人群基因组样本，进而发现了7种新的基因，它们能够帮助藏族人调整并适应高海拔地区，从而获得更高的身体质量指数（BMI）并促进身体生成维生素叶酸。

青藏高原平均海拔4000多米，空气中氧气含量只有平原上的40%左右，紫外线强度也比平原地区高出约30%，再加上气候寒冷干燥，食物资源匮乏，因此被称为“生命禁区”。先前研究发现，EPAS1和EGLN1基因的变异会阻止藏族人血液中的血红蛋白浓度升高，从而降低了高原疾病发生的风险。

据新华社报道，为进一步探究藏族人适应高原环境的原因，中国温州医科大学的瞿佳、吕帆、金子兵与澳大利亚布里斯班市昆士兰大学的杨剑等人合作，对青藏高原地区的藏族人群进行了有史以来最大规模的遗传学研究。

研究人员在比较3000多个藏族个体和2000多个平原汉族个体的基因组后发现，MTHFR、RAPIA、NEK7、ADH7、HLA-DQB1、FGF10与HCAR2这7个基因在藏族人适应高原环境方面发挥了作用。

研究人员在4月3日出版的美国《国家科学院院刊》上报告了这一研究成果。

例如，MTHFR变异会提高藏族人体内的叶酸含量。由于高紫外线会破坏叶酸，MTHFR变异可能是藏族人适应高原地区高紫外线的结果。研究人员表示，新发现的这些基因对理解高原适应的遗传机制有重要意义。

研究还发现，藏族与彝族、纳西族及土族的遗传关系最近，而这些民族的人群大部分分布在青藏高原东侧，这进一步支持了藏族人群是从东部内陆向西迁移的假说。

此外，研究借助大规模全基因组单核苷酸多态性数据，推测藏族与汉族祖先“迁徙分开”是在4700多年前，这和最近的考古证据也吻合。

报告作者之一、昆士兰大学教授杨剑表示，高原适应是一个复杂的生物学过程，参与的基因应该很多。先前研究的样本量普遍较小，仅包含几十个或上百个个体，因而只能检测到一两个基因。本次研究采取了大样本的群体遗传学试验，大大提高了检测功效，但今后研究还需更大的样本量。

同样进行高海拔基因组研究的美国盐湖城犹他大学遗传学家Lynn Jorde认为这项研究的大规模尺度让人们能够相信最终的分析结果。这样一个大数据集将帮助研究人员发现更显著的变异并剔除假阳性结果。而这也可以解释为什么以前的研究——包括Jorde的团队进行的几项工作——没有注意到这些基因的存在。

但Jorde表示，除了遗传分析之外，研究人员还应进行更多的工作从而让他和这一领域的其他科学家相信，任何特定的基因真的是一种进化适应的产物。“我认为统计结果虽然非常重要，但迄今为止它只能够帮助我们寻找自然选择的显著特征。”Jorde说，“我们需要后续的功能研究，例如在动物模型中或至少在体外系统中，从而确定和验证这些自然选择的生物学基础。”