來自德州大學奧斯汀分校和加州大學洛杉磯分校的研究人員利用一種新穎的統計分析方法，對來自人類骨骼遺骸的古代DNA進行了分析，發現了7000多年來古代歐洲人如何適應環境的新見解。 這些發現最近發表在Nature Communications上。

研究人員分析了古代DNA，揭示了歐洲人在7000 年間是如何適應環境的，確定了與維生素D 生成、乳糖耐受性和免疫力有關的基因變化。 挖掘出的人類遺骸。 資料來源：德州大學奧斯汀分校

首席研究員、UT Austin 綜合生物學、統計學和數據科學助理教授Vagheesh Narasimhan 說：「研究古代DNA 讓我們能夠追溯時間，直接追蹤歷史人群的進化變化。我們正在揭示在當今基因組中基本被抹去或掩蓋的遺傳特徵。

研究人員研究了從歐洲考古遺址和現代俄羅斯部分地區採集的700 多個樣本。 這些樣本的時間跨度從新石器時代（約8500 年前）到羅馬晚期（約1300 年前）。 研究人員發現了自然選擇的痕跡，即基因適應環境壓力的跡象，而這些痕跡在現代歐洲人的DNA 中是檢測不到的。 這些發現不僅為了解遙遠的過去提供了一個窗口，還說明了對生存和福祉有益的遺傳特徵是如何隨著時間的推移而消失的。

對現代基因樣本的研究在檢測古代自然選擇事件方面面臨挑戰。 自然選擇會在我們的基因組上留下微妙的痕跡，但這些痕跡會隨著世代的更替而消失，因為DNA片段會在重組過程中被洗牌和稀釋。 此外，古老的適應訊號可能會被基因漂移–基因出現頻率的隨機波動–以及族群混合所掩蓋，族群混合會導致某些適應性特徵從基因庫中消失。 古DNA可以直接觀察與這些事件發生時間較近的個體的基因組，使研究人員能夠在演化變化消失之前觀察到這些變化。 古DNA以這種方式幫助科學家重建人類適應的歷史動態。

研究小組採用了一種新穎的統計方法，這種方法非常適合研究古代DNA 數據。 與傳統方法相比，這項新技術使研究小組能夠更有效地發現自然選擇的跡象。 研究小組將樣本分為四個時期： 新石器時代、青銅時代、鐵器時代和歷史時期。 這種方法使他們能夠追蹤基因變化，以應對生活方式的轉變，例如從狩獵和採集到農耕的過渡。

細胞與分子生物學研究生、論文共同第一作者德萬什-潘迪（Devansh Pandey）說：”我們的方法更清楚地說明了某些性狀是如何以及何時被選擇的，尤其是當這些信號在現代基因組中消失的時候。

在研究人類從狩獵和採集過渡到農耕以及國家級社會發展過程中的適應性時，研究人員能夠觀察到當人類相互之間以及與馴化動物的生活距離更近時基因是如何變化的。

這項研究總共發現了基因組中的14 個區域，這些區域似乎在不同時期經歷了重要的自然選擇。 例如，與早期歐洲人能夠產生維生素D 並在成年後消化牛奶的性狀相關的基因顯示出強烈的選擇跡象，但這只發生在最近的時期。 淺色皮膚色素可能有助於早期農民在陽光較弱的氣候條件下產生維生素D，而消化動物乳汁的能力則使人們能夠在乳牛養殖在歐洲普及後利用牛奶作為營養來源。

Narasimhan說：”在農作物歉收、食物匱乏和疾病頻繁的時期，這種消化牛奶的能力可能對生存非常重要。”

研究人員還發現，與免疫相關的基因在多個時期都承受著選擇性壓力，這很可能是由於古代人群適應了農業傳播和隨後的遷徙帶來的新疾病。 有趣的是，這些適應性訊號中約有一半只能在最古老的時期檢測到，這意味著它們後來由於基因漂移而消失，或被廣泛的族群混合所掩蓋。

這項研究為我們提供了一個前所未有的視角，讓我們了解數千年來歐洲人群是如何適應環境挑戰的，幫助我們了解某些特徵是如何隨著時間的推移而持續存在、消失或改變的。 這些發現強調了古DNA在重建人類歷史中的重要性，並展示了曾為早期歐洲人帶來生存優勢的特徵是如何在今天的遺傳景觀中消失的。

編譯自/ scitechdaily