【前沿资讯】NC | 复杂性状的遗传分化是遗传漂变的结果还是自然选择的结果？

许多人类复杂性状在世界范围内的种群间有很大的差别，包括数量性状（例如高度）和复杂疾病（如心血管疾病）。例如，北半球人群的平均身高通常随纬度的增加而增加。欧裔美国人的身体质量指数（BMI）比非裔美国人低，但高于亚洲人，如体脂率相同的中国人、印度尼西亚人和泰国人。在英国，对于与缺血性心脏病有关的死亡率，非籍加勒比人的风险较低，而南亚人的风险比欧洲人高。虽然环境因素确实会起作用，但是因为大多数复杂性状都有遗传因素，所以问题是表型分化是否部分由遗传分化导致的，如果是，那遗传分化是遗传漂变的结果还是自然选择的结果？有证据表明，自然选择在世界种群范围内引起了遗传分化，而选择信号在基因组的特定区域富集。然而，研究自然选择的信号是否富集在与复杂性状相关的遗传变异并不容易，原因有两个：首先，由于大多数复杂性状的多基因性质，遗传分化的信号通常被稀释到许多性状关联的基因位点中，每一个位点都有一个微小效应，微弱到无法用针对完全选择性清除的方法来检测；其次，遗传分化会被环境因素所掩盖，从而增加了直接检测和量化多基因选择信号的难度。

在过去的十年中，全基因组关联分析（GWAS）已经确定了数千个与人类的许多性状相关的单核苷酸多态性（SNP）。这些发现为了解人类复杂性状的多基因结构或检测自然选择的特征提供了重要的知识。大量的GWAS公共数据也使得研究人员能够解决一个问题：与复杂性状相关的遗传变异是否已经经历自然选择。例如，最近利用大规模GWAS数据的研究，表明欧洲人群中与人类身高相关的遗传变异一直在进行定向选择。

5月14日在线发表在NC的这篇文章中，作者尝试解决一个问题，即在全球人口中，与复杂性状相关的变异的等位基因频率和连锁不平衡（LD）分化是否是由自然选择决定的。作者利用汇总的已发表GWAS数据（样本数高达~405,000)，评估了10个复杂性状在非洲、东亚和欧洲人群中的等位基因频率分化。其中包括3个数量性状，分别是成人身高、BMI和经BMI校正后的腰臀比；2种常见疾病及相关的生化指标，分别是冠状动脉疾病（CAD）、II型糖尿病（T2D）、高密度脂蛋白（HDL）胆固醇和低密度脂蛋白（LDL）胆固醇；2个神经/精神疾病，分别是阿兹海默病（AD）和精神分裂症（SCZ））；1个行为特征：受教育年限（EAY）。

结果表明与身高、腰臀比和精神分裂症相关的SNP在人群中比“对照”SNP遗传分化更显著，这表明这些性状相关的SNPs已经经历了自然选择。进一步利用多基因评分或性状增效等位基因的平均频率，进行遗传分化的方向测定，并将其与三个种群中表型分化方向进行比较。此外，先前的研究已经表明，强烈和微弱的选择性清除都可以改变遗传变异与其邻近变异之间的LD。作者进一步发现，与对照SNPs相比，与身高、精神分裂症相关的SNPs在不同人群之间的LD得分具有显著更高的方差。总之，作者的研究结果支持了这样一种假设，即自然选择重塑了世界范围内的复杂性状的遗传分化，如身高和精神分裂症。

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参考文献

Jing Guo, Yang Wu , Zhihong Zhu, et al. Global genetic differentiation of complex traits shaped by natural selection in humans [J]. NATURE COMMUNICATIONS. Published online: 2018 May 14.

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