State Key Laboratory of Protein and Plant Gene Research 加州大学伯克利分校Rasmus Nielsen教授访问我室并做学术报告

加州大学伯克利分校Rasmus Nielsen教授访问我室并做学术报告

2019年10月15日15:00-16:00,应陆剑研究员邀请,来自加州大学伯克利分校的Rasmus Nielsen教授访问北京大学蛋白质与植物基因重点实验室,并在王克桢楼348会议室进行了题为“The genetic basis of human physiological adaptation”的报告,由陆剑研究员主持。

Rasmus Nielsen教授同时在加州大学伯克利分校和哥本哈根大学任职,其实验室主要使用统计遗传学和计算基因组学的方法研究演化生物学问题。他的很多研究集中在适应性演化的分子机制,特别是不同人群环境适应的机制上。他们也开发新的软件和算法用于群体遗传学,分子生态学,系统发生学和医学遗传学研究。他们的很多工作在Nature, Science等顶级杂志上发表,并有很高的引用量和很大的影响力。在今天的报告中,Rasmus Nielsen教授主要讲了极端环境下的人群的生理学适应机制。

在人类从非洲扩散到世界各地的过程中,不同地方的人群演化出对当地环境、饮食习惯和生活方式的适应。在高海拔地区的低氧条件下,人血液中的血红蛋白浓度增高以运输更多的氧气,但这使得血液变粘稠,引起一系列的高原反应。藏族人,埃塞俄比亚人和玻利维亚人分别适应了高原生活。通过比较他们和其他人群的基因组序列,筛选在高原适应的人群中受选择快速演化的区域,Nielsen等人发现这三个人群的高原适应有不同的分子机制。藏族人的EPAS1基因受到很强的正选择,具有独特的单倍型。这使得他们在低氧情况下血红蛋白浓度变化不大,避免了不良反应。这一有利的单倍型可能来自于现代人祖先与一种叫做丹尼索瓦人的古人类发生的基因交流。埃塞俄比亚人群在低氧时血红蛋白变化与藏族人类似,但发生快速演化的是低氧应激通路(HIF pathway)上的另一个基因BHLHE41。而玻利维亚人在低氧情况下血红蛋白浓度会升高,但他们的心血管功能相关的基因发生了变化,起到了保护作用。除了高原环境,Nielsen等人还发现具有特殊的饮食习惯和生活方式的人群在生理和遗传水平也产生了适应。生活在北极圈内的因纽特人饮食中有大量的脂肪,但他们却不会因此得心脑血管疾病。研究发现因纽特人的脂肪酸脱氢酶(FADS)家族的基因发生了快速演化,脂肪酸代谢发生改变,低密度脂蛋白(LDL)水平下降,空腹胰岛素水平下降,降低了心血管疾病的风险。印度尼西亚的巴瑶人(The Bajau)在海洋上过着渔猎生活,常常需要长时间潜入水中捕鱼。在潜水时,脾脏储存的红细胞会释放出来,提供额外的氧气。Nielsen实验室发现巴瑶人具有更大的脾脏,可能与PDE10A基因的快速演化有关。以上研究丰富了我们对人类演化和环境适应的分子机制的认识,也对医学研究和人类健康有参考价值。