摘要：一副描绘阿特鲁伊（Aterui，意为“多摩之王”）的面具，他是日本古代东北地区一位著名的虾夷族酋长。来自东北亚的虾夷族已被确定为日本第三大主要祖先群体。图片来源：© Avalon.red / Alamy Stock Photo，已编辑
一副描绘阿特鲁伊（Aterui，意为“多摩之王”）的面具，他是日本古代东北地区一位著名的虾夷族酋长。来自东北亚的虾夷族已被确定为日本第三大主要祖先群体。图片来源：© Avalon.red / Alamy Stock Photo，已编辑
一项大规模 DNA 研究改写了日本人的祖先——这可能有助于未来的医学
科学家们刚刚对日本人的起源有了令人着迷的发现。通过分析来自日本各地的 3200 多名个体的完整基因组，研究人员发现，日本人口并非像长期以来认为的那样仅仅由两个祖先群体塑造，而是由三个祖先群体塑造。
一项突破性的基因研究刚刚改写了我们对日本起源的认知。[1]日本理化学研究所（RIKEN）整合医学科学中心的科学家们发现了强有力的证据，证明当今日本人口的祖先并非两个，而是三个古代群体——这一发现在遗传学界引起了轰动。
多年来，人们一直认为日本的祖先主要源于绳纹时代的狩猎采集者和来自东亚的稻作移民。但这项新研究增加了第三个因素：虾夷族，一个来自东北亚的鲜为人知的群体。这支持了一个日益流行的理论，即日本的根源比之前认为的更加复杂多样。[2]
这项研究的负责人、日本理化学研究所的寺尾知史（Chikashi Terao）表示，日本人口的基因同质性并不像人们想象的那样。“我们的分析揭示了日本精细的亚群结构，这些结构根据该国的地理位置进行了非常精细的划分。”
左侧的泥人在日本发现，被认为与绳文人有关。绳文人是冲绳南部亚热带岛屿上最主要的族群之一。而居住在日本西部的人们与汉族的基因更为接近，右侧的泥人则代表了汉族。图片来源：左图：© Penta Springs Limited / Alamy Stock Photo；右图：© Cai Liang / Alamy Stock Photo
为了揭开这些隐藏的祖先线索，研究团队对日本七个地区（从北海道到冲绳）超过 3200 人的完整 DNA 进行了测序。这是迄今为止针对非欧洲人群进行的最大规模研究之一——而且由于全基因组测序技术能够揭示一个人 DNA 中全部 30 亿个碱基对，这项研究比以往的方法提供了更深入的了解。
它提供的信息量大约是 DNA 微阵列方法的 3000 倍，而 DNA 微阵列方法迄今为止应用更为广泛。“全基因组测序让我们有机会查看更多数据，这有助于我们发现更多有趣的东西，”寺尾说。
为了进一步提升数据的实用性，并探究基因与某些疾病之间的潜在联系，寺尾及其同事将获得的 DNA 信息与相关临床数据（包括疾病诊断、检测结果以及病史和家族史信息）相结合，并将所有这些信息整理成一个名为“日本全基因组/外显子组测序百科全书”（JEWEL）的数据库。
寺尾特别感兴趣的一个课题是稀有基因变异的研究。“我们推断，稀有变异有时可以追溯到特定的祖先群体，并且可能有助于揭示日本境内精细的迁徙模式，”他解释道。
他们的推测被证明是正确的，有助于揭示日本血统的地理分布。例如，绳文血统在冲绳南部亚热带海岸最为普遍（占 28.5%），而在西部最低（仅占 13.4%）。相比之下，居住在日本西部的人与汉族人有更高的基因亲缘性——寺尾团队认为，这可能与公元 250 年至 794 年间东亚移民的涌入有关，也反映在该地区全面采用中国式立法、语言和教育体系的历史中。
另一方面，虾夷族血统在日本东北部最为常见，向西部逐渐减少。
研究人员还在 JEWEL 数据库中检测了从尼安德特人和丹尼索瓦人那里遗传下来的基因。尼安德特人和丹尼索瓦人是两组与智人杂交的古人类。“我们感兴趣的是，为什么古代基因组会整合并保留在现代人类的 DNA 序列中，”寺尾说道。他解释说，这些基因有时与某些特征或疾病相关。
例如，其他研究人员发现，西藏人体内一种名为 EPAS1 的基因中含有源自丹尼索瓦人的 DNA ，据信这有助于他们在高海拔环境中定居。[3]最近，科学家发现，3 号染色体上的一组尼安德特人遗传基因（大约一半的南亚人都具有这一特征）与更高的呼吸衰竭风险以及其他新冠肺炎重症症状相关。[4]
寺尾团队的分析揭示了现存日本人体内 44 个古代 DNA 区域，其中大部分是东亚人独有的。其中包括一个源自丹尼索瓦人的 DNA 片段，位于 NKX6-1 基因内，该基因已知与 2 型糖尿病相关，研究人员表示，这可能会影响患者对用于治疗该疾病的口服药物司美格鲁肽的敏感性。他们还发现了 11 个源自尼安德特人的片段，这些片段与冠状动脉疾病、前列腺癌、类风湿性关节炎和其他四种疾病有关。
日本理化学研究所领导的研究人员还利用罕见基因变异的数据来揭示疾病的潜在病因。例如，他们发现一种名为 PTPRD 的基因变异具有“高度破坏性”的潜力，因为它可能与高血压、肾衰竭和心肌梗死有关，寺尾实验室的资深科学家、该研究的第一作者刘晓曦（Xiaoxi Liu）说道。
此外，科学家还注意到 GJB2 和 ABCC2 基因中存在大量变异（也称为功能丧失变异），它们分别与听力损失和慢性肝病有关。
寺尾表示，弄清基因、基因变异之间的关系以及它们如何影响特征（包括疾病易感性），有朝一日可能有助于科学家开发个性化医疗。
“我们尝试寻找并记录日本人特有的功能丧失基因变异，并了解他们为何更容易出现某些特定特征和疾病，”他说：“我们希望将人群差异与遗传学差异联系起来。”
未来，他希望扩展 JEWEL 数据库，将更多 DNA 样本纳入数据集。长期以来，大规模基因组研究一直专注于分析欧洲血统人群的数据。但寺尾表示，“将研究范围扩展到亚洲人群非常重要，这样从长远来看，研究结果也能让我们受益。”
参考文献：
[1]“通过全基因组测序解码日本人群的三祖起源、古老基因渗入和自然选择”，作者：Xiaoxi Liu、Satoshi Koyama、Kohei Tomizuka、Sadaaki Takata、Yuki Ishikawa、Shuji Ito、Shunichi Kosugi、Kunihiko Suzuki、Keiko Hikino、Masaru Koido、Yoshinao Koike、Momoko Horikoshi、Takashi Gakuhari、Shiro Ikekawa、Kochi Matsuda、Yukihide Momozawa、Kaoru Ito、Yoichiro Kamatani 和 Chikashi Terao，2024 年 4 月 17 日，《科学进展》。DOI：10.1126/sciadv.adi8419
[2]“古代基因组学揭示了日本人口的三重起源”作者：Niall P. Cooke、Valeria Mattiangeli、Lara M. Cassidy、Kenji Okazaki、Caroline A. Stokes、Shin Onbe、Satoshi Hatakeyama、Kenichi Machida、Kenji Kasai、Naoto Tomioka、Akihiko Matsumoto、Masafumi Ito、Yoshitaka Kojima、Daniel G. Bradley、Takashi Gakuhari 和中込茂树，2021 年 9 月 17 日，《科学进展》。DOI：10.1126/sciadv.abh2419
[3]“类丹尼索瓦人 DNA 渗入导致藏人的海拔适应”作者：Emilia Huerta-Sánchez、Xin Jin、Asan、Zhuoma Bianba、Benjamin M. Peter、Nicolas Vinckenbosch、Yu Liang、Xin Yi、Mingze He、Mehmet Somel、Peixiang Ni、Bo Wang、Xiaohua Ou、Huasang、Jiangbai Luosang、Zha Xi Ping Cuo、Kui Li、Guoyi Gau、Ye Yin、Wei Wang、Xiuqing Zhang、Xun Xu、Huanming Yang、Yingrui Li、Jian Wang、Jun Wang 和 Rasmus Nielsen，2014 年 7 月 2 日，《自然》。DOI：10.1038/nature13408
[4]Hugo Zeberg 和 Svante Pääbo 的“严重COVID-19的主要遗传风险因素是从尼安德特人遗传的”，2020 年 9 月 30 日， 《自然》。DOI：10.1038/s41586-020-2818-3
来源：康嘉年華一点号