東南亞大陸的基因故事，首次集體講述
王曉波 | 撰文
東南亞大陸（Mainland Southeast Asia）位于東亞、南亞和東南亞島嶼部分的交匯處，又稱中南半島，包括緬甸、泰國(guó)、越南、老撾、柬埔寨和馬來(lái)西亞的馬來(lái)半島等地區(qū)。這里的語(yǔ)言、民族和人群極富多樣性，但在全球基因組學(xué)研究中長(zhǎng)期代表不足——在已報(bào)道的全球67萬(wàn)例人群全基因組測(cè)序數(shù)據(jù)中，東南亞人群樣本僅占1.57%。
5月14日，一項(xiàng)由中國(guó)科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所牽頭、泰國(guó)、柬埔寨等東南亞六國(guó)34個(gè)科研團(tuán)隊(duì)參與的國(guó)際合作研究在《自然》發(fā)表[1]，首次系統(tǒng)解析了該地區(qū)人群的遺傳結(jié)構(gòu)、演化歷史與環(huán)境適應(yīng)，有效地填補(bǔ)了國(guó)際基因組數(shù)據(jù)庫(kù)的空白。
“從我們的基因組數(shù)據(jù)來(lái)看，地理隔離是解釋東南亞人群遺傳分化的主導(dǎo)因素。語(yǔ)言的形成和分化會(huì)比較復(fù)雜，人口擴(kuò)散和文化同化應(yīng)該會(huì)共同發(fā)揮作用。”論文的通訊作者之一、中國(guó)科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所研究院宿兵告訴《賽先生》。
研究團(tuán)隊(duì)花費(fèi)十余年，深入東南亞大陸雨林腹地，采集了涵蓋五大語(yǔ)系、6個(gè)國(guó)家、30多個(gè)地方的東南亞人群樣本，完成了3023例深度全基因組測(cè)序，構(gòu)建了構(gòu)建了迄今為止最完整的東南亞人群高質(zhì)量全基因組變異數(shù)據(jù)庫(kù)——SEA3K。
在這些樣本中，研究人員以平均43.5倍深度完成了短讀長(zhǎng)全基因組測(cè)序，并對(duì)40個(gè)代表性個(gè)體進(jìn)行了平均32.7倍深度的長(zhǎng)讀長(zhǎng)測(cè)序。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，研究人員共識(shí)別出約8000萬(wàn)個(gè)短序列變異和近10萬(wàn)個(gè)結(jié)構(gòu)變異，其中有超過(guò)2000萬(wàn)個(gè)短序列變異和近2.5萬(wàn)個(gè)結(jié)構(gòu)變異是此前從未在東南亞人群中報(bào)道的新發(fā)現(xiàn)。
研究者通過(guò)主成分分析法發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)東南亞人群的遺傳結(jié)構(gòu)主要與地理分布格局高度一致，而不是隨語(yǔ)言分類聚類，這表明人群間的分化主要通過(guò)地理隔離形成，印證了該地區(qū)復(fù)雜的遺傳交融與語(yǔ)言更替歷史。
圖一：主成分分析法說(shuō)明基因分化與地理距離高度相關(guān)
研究還揭示出構(gòu)成東亞與東南亞大陸人群的四種主要遺傳成分。一是東南亞土著中占主導(dǎo)地位的獨(dú)特古老成分，在柬埔寨及安達(dá)曼群島人群中尤為突出；二是從中國(guó)南方向南遷的農(nóng)業(yè)人群成分，與新石器時(shí)代農(nóng)業(yè)的擴(kuò)散有關(guān)；三是與東亞北部相關(guān)的成分，廣泛存在于藏族和中國(guó)西南非漢族人群中，反映了最近一次從中國(guó)西南向中南半島的人口遷移；四是廣泛分布于安達(dá)曼群島、孟加拉及中南半島各人群的古老成分。
“在東南亞群體中確實(shí)可以看到新石器時(shí)期北方南遷的農(nóng)業(yè)文明群體的遺傳混合印記，主要影響的是東南亞的主體民族。在土著人群中的主要成分是東南亞特有的、且比較古老的遺傳成分，可以稱之為東南亞的土著遺傳成分。”宿兵解釋說(shuō)。
他指出，這些發(fā)現(xiàn)有助于我們重新理解東南亞在現(xiàn)代人類演化史中的關(guān)鍵地位。第一，東南亞，包括中國(guó)西南部，可能是現(xiàn)代人最早到達(dá)亞洲東部的地區(qū)，是人群早期遷徙的中轉(zhuǎn)站，因?yàn)闁|南亞土著人群的基因組中保留了亞洲祖先人群的遺傳印記；第二，目前的東南亞人群，基本上是遠(yuǎn)古祖先人群和后來(lái)的農(nóng)業(yè)人群的混合。農(nóng)業(yè)文明從東亞大陸向東南亞擴(kuò)散，對(duì)東南亞主體民族人群產(chǎn)生很大影響，但對(duì)土著人群影響相對(duì)有限。
2018年，《知識(shí)分子》的文章《史前傳奇：華南人群多次下南洋，改變東南亞人群基因構(gòu)成》曾報(bào)道，早在近代移民潮以前，史前時(shí)期的華南人群就曾多次南遷，并深刻改變了東南亞人群的基因構(gòu)成[2]。2021年，中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所付巧妹團(tuán)隊(duì)也在Cell雜志報(bào)道了約9,000至6,000年前的廣西人群在農(nóng)業(yè)出現(xiàn)前已與來(lái)自東南亞的古老采集者和福建地區(qū)的南方祖源廣泛融合。[3]
圖二：人口樹得出組成中南半島人群的4種遺傳成分
此外，該研究還描繪了中南半島人群的演化史：所有東南亞大陸人群和東亞人群在15萬(wàn)至20萬(wàn)年前共享祖源，并在10萬(wàn)至1萬(wàn)年前的末次盛冰期經(jīng)歷了嚴(yán)重的瓶頸效應(yīng)，人口一度減少到1000人左右。隨后，在農(nóng)業(yè)擴(kuò)張驅(qū)動(dòng)下，人口出現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)。
圖三：人口增長(zhǎng)
作為世界上氣候最為多樣的區(qū)域之一，東南亞大陸的高溫高濕、密林密布環(huán)境，對(duì)人群演化產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。
研究團(tuán)隊(duì)采用CMS評(píng)分方法，在東南亞大陸人群基因組中鑒定到44個(gè)受到強(qiáng)烈正選擇的區(qū)域，涉及89個(gè)基因，其中72個(gè)為首次發(fā)現(xiàn)的正選擇靶點(diǎn)。
這些基因涉及體質(zhì)、免疫、代謝等適應(yīng)性特征，揭示了東南亞人群應(yīng)對(duì)熱帶環(huán)境的獨(dú)特進(jìn)化策略。例如，SLC245基因通過(guò)調(diào)控皮膚色素沉著抵御熱帶地區(qū)的強(qiáng)紫外環(huán)境，CDC42SE2可以減輕熱帶雨林地區(qū)蚊蟲叮咬反應(yīng)，MRPS22基因促成的卷發(fā)表型可加速散熱等。值得注意的是，研究發(fā)現(xiàn)1號(hào)染色體上有一個(gè)長(zhǎng)達(dá)443kb并在東南亞人群特異富集的基因組區(qū)域，該區(qū)域包含了與卷發(fā)相關(guān)的TCHHL1、TCHH等基因，以及與皮膚屏障相關(guān)的FLG等基因，進(jìn)一步說(shuō)明東南亞人群中受選擇的基因與熱帶雨林環(huán)境適應(yīng)密切相關(guān)。
同時(shí)，研究人員發(fā)現(xiàn)自然選擇在東南亞人群的基因組的調(diào)控序列和蛋白質(zhì)編碼區(qū)都起作用，但與生活在非洲熱帶雨林的人群在變異位點(diǎn)上存在顯著差異，反映了東南亞大陸土著人群在與非洲土著人群在趨同演化上的獨(dú)特性。
圖四：東南亞大陸人群基因組的自然選擇信號(hào)和潛在的環(huán)境適應(yīng)表型
現(xiàn)代人的基因組中依然保留著古人類的痕跡。在這項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)東南亞大陸人群的尼安德特人基因占比介于東亞和南亞之間，而丹尼索瓦人基因和東亞人比例接近，但普遍高于南亞人群。
另外，研究還揭示出丹尼索瓦人與現(xiàn)代人之間存在多次滲入事件。23個(gè)被分析的人群中，13個(gè)人群顯示有單次滲入信號(hào)，而其他人群顯示至少兩次滲入信號(hào)。特別的是，有一個(gè)柬埔寨人群顯示有3次滲入事件。這些不同的基因滲入模式，支持此前關(guān)于“亞洲至少發(fā)生過(guò)兩次丹尼索瓦人與現(xiàn)代人混血事件”的觀點(diǎn)，表明有可能多個(gè)丹尼索瓦人支系在不同的時(shí)間，很可能在不同的區(qū)域和現(xiàn)代人類雜交。
圖五：尼安德特人基因和丹尼索瓦人基因?qū)|南亞大陸人的滲入
“這篇文章首先數(shù)據(jù)庫(kù)非常難得，針對(duì)東南亞族群不同的群體，對(duì)之后的研究非常關(guān)鍵；第二它發(fā)現(xiàn)的選擇適應(yīng)基因，尤其是跟東南亞特有環(huán)境相關(guān)的基因，以及和非洲人演化適應(yīng)過(guò)程的不同，也非常有意思；更重要的一點(diǎn)是，未來(lái)很有可能通過(guò)這樣的數(shù)據(jù)，找到我們?cè)诂F(xiàn)在人群還不知道的一些成分，很有意義?！敝袊?guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所研究員付巧妹評(píng)論說(shuō)。
在首期聚焦東南亞大陸研究的基礎(chǔ)上，目前中國(guó)科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所聯(lián)合國(guó)際合作伙伴已正式啟動(dòng)“東南亞基因組計(jì)劃”二期工程（SEA10K），致力于構(gòu)建覆蓋東南亞全域的萬(wàn)人級(jí)高分辨率基因組圖譜。
隨著SEA10K的推進(jìn)，我們或許能更全面地理解，什么造就了今天的亞洲人——以及我們從何而來(lái)。
參考文獻(xiàn)：
[1]Yaoxi He, et al., Genome diversity and signatures of natural selection in mainland Southeast Asia, Nature May 14th, 2025
[2]《知識(shí)分子》，2018，《史前傳奇：華南人群多次下南洋，改變東南亞人群基因構(gòu)成》，惠家明
[3]Tianyi Wang, et al., Human population history at the crossroads of East and Southeast Asia since 11,000 years ago, Cell, 2021
