從染色體看人類進(jìn)化基因組學(xué)

關(guān)于從染色體看人類進(jìn)化基因組學(xué)第1頁，講稿共24頁，2023年5月2日，星期三第三小的近端著絲粒染色體。僅大于21號(hào)和22號(hào)染色體，大小約60Mb兩個(gè)遺傳功能不同的區(qū)域：擬常染色體區(qū)和Y特異區(qū)(Ⅰ)人類Y染色體第2頁，講稿共24頁，2023年5月2日，星期三擬常染色體區(qū)：在男性減數(shù)分裂過程中．參與同x染色體的聯(lián)會(huì)配對。Y特異區(qū)：存在與性別決定因子SRY，在減數(shù)分裂中不發(fā)生交換而呈現(xiàn)父系傳遞。最近的研究顯示，除SRY基因外，在Y特異區(qū)還存在很多其他的基因，包括在細(xì)胞基本活動(dòng)中起重要作用的一些基因第3頁，講稿共24頁，2023年5月2日，星期三(Ⅱ)Y染色體遺傳學(xué)特性攜帶性別決定因子SRY，呈現(xiàn)父系遺傳半合子狀態(tài)除末端的擬常染色體區(qū)外，Y染色體的絕大部分不發(fā)生重組，保持完整。不同YDNA序列間的相似性比其他任何常染色體的DNA序列間的相似性高，易產(chǎn)生人群特異的單體群較常染色體和線粒體DNA的變異更具有明顯的地域聚集性第4頁，講稿共24頁，2023年5月2日，星期三(Ⅲ)Y染色體多態(tài)性遺傳標(biāo)記自1985年出現(xiàn)第一個(gè)Y染色體多態(tài)性位點(diǎn)以來，十幾年間，Y染色體多態(tài)位點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)及其應(yīng)用得到了巨大的發(fā)展。現(xiàn)在應(yīng)用簡單的PCR技術(shù)，即可鑒定250個(gè)以上的位于人類Y染色體非重組區(qū)的多態(tài)性位點(diǎn)。這些位點(diǎn)大體上可分為兩類：低突變率的雙等位基因位點(diǎn)和高突變率的多等位基因位點(diǎn)。第5頁，講稿共24頁，2023年5月2日，星期三1)雙等位基因這類等位基因突變率很低，很少發(fā)生再次突變，所以只存在兩個(gè)等位基因突變形式包括：堿基替換，Alu插入/缺失，LINE插入第6頁，講稿共24頁，2023年5月2日，星期三2)多等位基因這類多態(tài)位點(diǎn)包括：小衛(wèi)星和微衛(wèi)星位點(diǎn)小衛(wèi)星:到目前為止，共發(fā)現(xiàn)兩個(gè)小衛(wèi)星位點(diǎn)MYS1和MYS2。第7頁，講稿共24頁，2023年5月2日，星期三微衛(wèi)星:又稱短串聯(lián)重復(fù)序列(STRs)

微衛(wèi)星的等位基因通常是用微衛(wèi)星重復(fù)單位的次數(shù)來表示突變率變化和其重復(fù)單位的大小及序列、等位基因的長短、重復(fù)單位間的同源性和側(cè)翼序列有關(guān)第8頁，講稿共24頁，2023年5月2日，星期三(Ⅳ)Y染色體多態(tài)性在人類進(jìn)化研究中的應(yīng)用雙等位基因在人類進(jìn)化中的應(yīng)用多等位基因在人類進(jìn)化中的應(yīng)用雙等位基因和多等位基因位點(diǎn)聯(lián)合使用在人類進(jìn)化中的應(yīng)用第9頁，講稿共24頁，2023年5月2日，星期三1）雙等位基因在人類進(jìn)化中的應(yīng)用雙等位基因位點(diǎn)的突變率低，不易受重組和回復(fù)突變影響，由雙等位基因構(gòu)成的單體群保持完整，因而是進(jìn)化事件的忠實(shí)記錄，是人類的進(jìn)化標(biāo)記，也可以鑒定穩(wěn)定的譜系關(guān)系。第10頁，講稿共24頁，2023年5月2日，星期三應(yīng)用1科學(xué)家們分析了19個(gè)Y染色體上的雙等位基因所構(gòu)成的單體群在中國漢族人群中的分布．再次證明了中國南北人群的差異，同時(shí)提示現(xiàn)代中國人可能是由南方進(jìn)人中國，隨后由南向北逐漸遷移第11頁，講稿共24頁，2023年5月2日，星期三應(yīng)用2最近，Underhill等人報(bào)道了167個(gè)雙等位基因位點(diǎn)，除7個(gè)位點(diǎn)是出傳統(tǒng)的測序的方法發(fā)現(xiàn)的外，其余160個(gè)位點(diǎn)都是由變性高效液相色譜檢測到的。他們將這167個(gè)位點(diǎn)根據(jù)最大簡約法，構(gòu)建一個(gè)Y染色體非重組區(qū)的種系樹，可產(chǎn)生116個(gè)單體型。并檢測了1062個(gè)來自全球各地的個(gè)體．發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代的東非和南非科伊桑人是現(xiàn)代人的祖先，他們在35000到89000年前離開非洲。再一次證明了“走出非洲”假說。第12頁，講稿共24頁，2023年5月2日，星期三第13頁，講稿共24頁，2023年5月2日，星期三第14頁，講稿共24頁，2023年5月2日，星期三第15頁，講稿共24頁，2023年5月2日，星期三2）多等位基因在人類進(jìn)化中的應(yīng)用主要是運(yùn)用微衛(wèi)星位點(diǎn)多態(tài)性進(jìn)行研究證實(shí)：群體間的雜合性遠(yuǎn)高于群體內(nèi)的雜合性，說明同一群體內(nèi)的個(gè)體間的親緣性高于群體問的個(gè)體單體型的網(wǎng)絡(luò)分析并未發(fā)現(xiàn)明顯的地區(qū)聚集現(xiàn)象．表明這些群體可能具有共同的祖先第16頁，講稿共24頁，2023年5月2日，星期三微衛(wèi)星位點(diǎn)突變率較高．其作為遺傳標(biāo)記研究人類進(jìn)化和人群遷徙有一定的局限性，尤其對于較遠(yuǎn)的進(jìn)化事件往往缺乏分辨力。因而被更多的用于分析由不同雙等位基因所構(gòu)成的單體群的演進(jìn)過程第17頁，講稿共24頁，2023年5月2日，星期三3)雙等位基因和多等位基因位點(diǎn)聯(lián)合使用在人類進(jìn)化中的應(yīng)用基本概念：單體群：根據(jù)雙等位基因確定的不同的染色體單體型：由微衛(wèi)星所確定的不同的染色體譜系：由雙等位基因和微衛(wèi)星所確定的不同染色體第18頁，講稿共24頁，2023年5月2日，星期三理論基礎(chǔ)：基本遺傳瓶頸效在每個(gè)雙等位基因突變第一次出現(xiàn)且只出現(xiàn)一次的群體中，所檢測出的群體的全部雙等位基因突變可以產(chǎn)生不同的Y染色體單體群。這些單體群分別出現(xiàn)在進(jìn)化的不同時(shí)段。第19頁，講稿共24頁，2023年5月2日，星期三每個(gè)單體群具有很多相同的雙等位基因的特征，但卻是由許多不同的微衛(wèi)星的單體型組成的，因?yàn)槲⑿l(wèi)星的突變率較高，經(jīng)過時(shí)間的積累，某一單體群便是由很多不同的單體型組成的網(wǎng)絡(luò)。第20頁，講稿共24頁，2023年5月2日，星期三綜上所述，Y染色體由于其父系遺傳的嚴(yán)謹(jǐn)、容易被迅速固定的遺傳漂變而成為研究人類進(jìn)化特別是地理起源分布的有利工具。第21頁，講稿共24頁，2023年5月2日，星期三后傳：第22頁，講稿共24頁，2023年5月2日，星期三自Y染色體誕生以來，每過100萬年，Y染色體就有三到六個(gè)基因消失。以這種速度發(fā)展下去，科學(xué)家們預(yù)測Y染色體只有一千萬年的壽命了。若那時(shí)還有人類，科學(xué)家們猜測，那個(gè)時(shí)候地球上會(huì)出現(xiàn)數(shù)