墨西哥原住民基因组的秘密:揭示基因的进化适应性和全球变化的挑战

时间:2021年11月6日
来源:Molecular Biology and Evolution

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在整个哥伦布发现美洲大陆之前的历史中,墨西哥土著居民为了适应环境和文化条件,已经进化出了不同的基因适应能力,而这些适应能力后来又被欧洲殖民和当前的全球变化彻底改变了。这些适应性现在影响了它们对各种疾病的易感性或抵抗力

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Mexico's native peoples evolutionary adaptations and challenges to global change    

图片:墨西哥的土著民族特别容易受到现代生活方式和饮食变化的影响。在某些情况下,他们继承了祖先数千年来发展起来的生物适应性,这可能不再发挥有利的作用,并对他们的健康构成威胁。图片来源:Marco Sazzini /University of Bologna博洛尼亚大学

墨西哥的土著民族特别容易受到现代生活方式和饮食变化的影响。在某些情况下,他们继承了祖先数千年来发展起来的生物适应性,这可能不再发挥有利的作用,并对他们的健康构成威胁。

博洛尼亚大学(University of Bologna)的研究人员在《分子生物学与进化》(Molecular Biology and Evolution)杂志上协调进行的一项新的国际研究的结果表明了这一点,另一份杂志《自然生态与进化》(Nature Ecology & Evolution)也将其列为“研究亮点”。研究人员分析了来自15个墨西哥种族的大约300个个体的基因组,以追溯他们的进化历史,并了解这些基因是如何影响他们对全球变化的不同适应能力的。

“我们特别关注非混合的土著人口,他们的遗传资源更接近主要的墨西哥前哥伦比亚文明的人口,包括玛雅人和阿兹特克人,”生物学系教授马尔科·萨奇尼解释说,博洛尼亚大学地质与环境科学学院教授,研究协调员。“这使我们能够检查这些人的特定生物学特征的遗传基础,这些特征在他们的祖先进化了数千年,远在欧洲人到达美洲大陆之前。”

生物适应性和全球变化: 一种进化方式

通过自然选择的作用,这些种群进化出某些生物特性,使他们随着时间的推移能够适应其文明发展所处的环境和社会条件。然而,这些条件的现代根本转变和全球变化(今天仍在发生)是如此之快,以至于进一步的适应是不可能的。

研究人员获得的结果表明,墨西哥土著民族的许多生物学特征,包括对某些疾病的易感性,都受到他们复杂多样的进化史的不同影响。这一数据集现在可以证明在制定有针对性的医疗行动方面是有用的。

”收集的数据可以用来制定预防措施针对每个民族在精密医学方法,”“像这样的研究证明了疾病研究的进化方法的有效性。这种方法不是生物医学研究的替代方法,而是对生物医学研究的补充。”“这确实有助于进一步了解我们的星球及其所有人口在现代经历的环境、生态和文化变化对人类健康构成的风险。”

不同的环境和文化形成不同的生物特征

研究人员分析了来自15个墨西哥种族的300个个体的基因组,并确定了几个基因相同的宏观群体。因此,可以在一个集合的基础上研究具有共同进化史的人口: 在连续的地理区域生活了数千年的人,经历了非常相似的环境条件和社会组织,并发展了一个密集的移民和贸易网络。

“这些研究表明,Seri 和 Rarámuri——来自墨西哥北部不同地区的两个民族,以及来自中部地区的5个人群——包括那些来自阿兹特克纳瓦人——和来自南部地区的8个人群——包括古代玛雅人的后裔和萨巴特克人——对其生态和文化环境有独立的生物适应历史。

例如,一方面,Seri在糖代谢、感知甜味的生理过程和调节血糖水平的几个基因中显示出特殊的修饰。这些特征可能是在20世纪中叶之前,人类的饮食主要以水果、种子和多肉植物为基础。简而言之,这可能代表了一种降低高糖饮食相关风险的方法。

另一方面,Rarámuri是一个半游牧群体,在季节性迁徙时长途跋涉,他们的主要食物来源是玉米。在他们的基因组中,研究人员发现了在高强度和持续的体力活动中调节能量代谢、氧气消耗和体温的基因变异的独特组合。研究人员还发现了增强肠道屏障功能的基因变化,即负责确保营养吸收和阻止有害物质进入循环系统的肠道细胞层。当玉米被长期储存时,肠道屏障是霉菌毒素的主要目标。

相反,在墨西哥中部人群中观察到的基因适应性对当代生活方式不利。经常食用这些地区特有的精神活性植物以及宗教习俗和传统医学中发酵的酒精饮料,确实导致了数千年来,代谢性谷氨酸和多巴胺受体的基因变异和相应神经传递系统的抑制机制的调节。这些特性增加了对这些物质有害影响的耐受性,尽管它们增加了成瘾的风险。最近传统饮食受到破坏,导致酒精和食物消费增加,可能导致病理性上瘾,这加剧了这一风险。

墨西哥南部的土著民族显示出遗传变异的组合,改善了对该地理区域的地方病病原体的免疫反应,如锥虫和原生动物分别导致南美锥虫病和皮肤利什曼病。与南美洲一些人群不同的是,这些疾病普遍存在,而且往往会带来危险的后果,墨西哥南部人群中的受感染者在恰加斯病的情况下一般不会出现严重的共病,甚至可能出现无症状的利什曼病。

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该研究发表在《分子生物学与进化》杂志上,标题为“饮食、文化和病原体相关的选择压力形成了墨西哥土著人口的差异适应进化”。该研究由墨西哥生物地质学系教授Marco Sazzini协调,博洛尼亚大学环境科学学院(BiGeA),该学院隶属母校全球挑战和气候变化研究所。




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