PLoSGenetics：開發分析種群遺傳混合的新方法

HSE統計與計算基因組學國際實驗室的研究人員與他們的國際同事一起提出了一種分析種群混合的新的統計方法，使更準確地確定遷移波的時間和數量成為可能。哥倫比亞人和墨西哥人(美洲原住民、西班牙人和非洲人的后裔)的歷史上有兩段融合的歷史，分別發生在350年前和200年前，哥倫比亞人則是400年前和100年前。研究結果發表在《公共科學圖書館·遺傳學》雜志上。

1953年，弗朗西斯·克里克(Francis Crick)和詹姆斯·沃森(James Watson)破譯了DNA的結構，他們宣布“發現了生命的秘密”。事實上，地球上所有的生命都是通過不斷的細胞分裂和遺傳物質的復制來繁殖的。DNA是代代相傳的，人類基因組是由不同時代的祖先基因片段拼接而成的。為了了解現代人類基因多樣性的起源，有必要研究種群的歷史:我們的祖先在哪里生活，何時和何處遷移，何時和如何混合。人口混合的歷史可以通過分析人類遺傳變異之間的聯系來揭示。我們的基因組有來自父母的遺傳物質;然后，我們將新的基因變異組合，即由我們父母的基因組組成的“馬賽克”傳遞給我們的后代。這種現象被稱為重組。

例如，一個西班牙母親和一個印第安美國父親將有一個孩子有一組西班牙和一組美國染色體。反過來，他們的孩子將把一組染色體傳給后代，其中包括西班牙和美國血統的組合(第二組染色體將從父母的另一方繼承)。這些部分的起源可以由特定人群的典型遺傳變異序列確定。在每一代新的基因中，重組將越來越多地混合不同起源的片段，打破這些典型的基因序列。隨著時間的推移，它們會分解，最終相互混合。

因此，通過計算染色體不同部分的遺傳變異之間的相關性，并分析它們之間聯系的強度，我們就可以知道種群混合發生在多少代以前。

早期分析種群遺傳混合的方法能夠估計最后一次混合事件的時間。該算法基于遺傳變異對之間的連接強度分析。HSE統計與計算基因組學國際實驗室的研究人員及其國際同事提出了分析三重變異的建議。這種統計方法使建立更復雜的種群混合情景模型成為可能，例如，確定兩種混合情景，并確定它們在多少代以前發生過。

“讓我們想象一下，載著歐洲定居者的船只第一次登陸美洲海岸。歐洲人開始探索新的領土，并與美洲土著人口混合。然而，幾代人之后，更多的歐洲船只到達了美國。“我們的方法讓我們看到，在不同的時期，有兩波重新安置的浪潮，兩段混合的時期，”該文章的合著者、實驗室的研究助理和MIEM學生米哈伊爾·希什金解釋說。作為一個例子，這篇論文的作者分析了來自1000基因組基因數據庫的哥倫比亞人和墨西哥人的遺傳樣本。這兩個族群都是印第安人、西班牙人和非洲人混合而成。結果表明，兩個種群的歷史上都出現了兩次混合浪潮，墨西哥人在13代和8代(350年和200年)前，哥倫比亞人在15代和4代(400年和100年)前。 

“我們的方法需要大量的數據——如果早期的算法需要幾十個樣本，那么我們需要數百個。”今天我們可以得到它們。在我們的案例中，我們使用了1000基因組計劃的基因數據庫。HSE大學統計與計算基因組學國際實驗室主任Vladimir Shchur說:“在過去的10年里，基因組測序和數據處理的可能性已經顯著擴大，因此可用樣本的數量不再限制我們。”

文章標題

Estimating the timing of multiple admixture events using 3-locus linkage disequilibrium