中国科学院昆明动物研究所联合东南亚多国科研机构历时十年完成的"东南亚人群基因组计划"首期成果,标志着全球人类基因组多样性研究的重要里程碑。这项跨国合作研究通过构建SEA3K基因组数据集,系统解析了东南亚大陆人群的遗传结构与演化历史,填补了全球基因组研究的"南方盲区",为理解人类生物多样性、环境适应机制及区域精准医学发展提供了关键科学支撑2618。
一、研究背景与科学意义
东南亚基因组研究的战略价值
东南亚大陆(Mainland Southeast Asia, MSEA)作为人类走出非洲后最早定居的亚洲区域,承载着现代人类演化史上最复杂的遗传多样性。该地区涵盖5大语系、30多个民族群体,人口规模近3亿,但其基因组数据在全球数据库中仅占1.57%,土著人群样本更不足0.02%616。这种数据缺失严重制约着人类对热带环境适应性进化、疾病遗传机制及古代人类迁徙路线的认知,使得东南亚成为全球基因组研究的"最后一块拼图"218。
跨国合作机制建立
项目由中国科学院昆明动物研究所宿兵、孔庆鹏团队牵头,联合泰国、柬埔寨等6国34个科研机构,于2015年成立"中国西南与东南亚人类学联合研究联盟"(CASEAC)。研究团队深入东南亚雨林腹地,系统采集了涵盖南亚语系、壮侗语系等5大语言群体的3023例样本,完成深度全基因组测序(平均覆盖度43.5×),并辅以40例三代长读长测序(平均32.7×),构建了当前最完整的东南亚遗传变异数据库SEA3K6819。
二、研究方法与技术突破
多维度测序技术整合
研究采用二代短读长与三代长读长测序相结合的技术路线,首次在群体规模上实现了东南亚人群基因组结构变异(SV)的系统解析。通过开发新型基因型填补参考面板,将东南亚人群的基因型推断准确率从传统数据库的72%提升至89%,显著增强了医学遗传学研究的可靠性68。该技术突破使得研究人员能够检测到79.59百万个小变异(SNV/Indel)和96,384个结构变异,其中22.83百万个小变异和24,622个结构变异为全球首次发现313。
适应性进化分析框架
团队创新性应用CMS(Composite Multiple Signals)评分系统,结合群体遗传学与功能基因组学方法,建立了热带环境适应性基因的筛选模型。该方法通过整合正选择信号、基因功能注释及表型关联分析,成功识别出44个强选择区域,涵盖89个与热带适应相关的功能基因61320。
三、核心科学发现
遗传结构重构与人群历史
SEA3K数据显示,东南亚人群遗传异质性显著高于预期,其遗传成分呈现地理梯度分布而非语言聚类特征。在柬埔寨与安达曼群岛人群中发现占主导地位的古老遗传成分(占比达37%),提示该区域存在未被描述的史前人类支系613。群体历史重建表明,东南亚人群在末次盛冰期(约2.6万年前)经历严重人口瓶颈(有效种群规模降至500以下),后在农业扩张时期(约4000年前)出现百倍规模增长516。
热带环境适应性基因
研究鉴定出72个新发现的正选择基因,揭示了东南亚人群独特的适应机制:
古代基因渗入新证据
研究首次在东南亚大陆群体中发现三次独立的丹尼索瓦人基因渗入事件,其中2号染色体上的EPAS1渗入片段(长度1.2Mb)与高原适应相关,在柬埔寨高棉人群中的保留率达68%,提示古代基因流对现代人群环境适应的重要贡献618。此外,在15q21.2区域发现的古老人种渗入片段包含IL17A/IL17F基因簇,可能通过增强Th17细胞介导的黏膜免疫,提升对热带寄生虫感染的抵抗力1318。
四、国际合作模式创新
"一带一路"科技合作范式
该项目建立了跨国协同攻关的创新机制:中国团队负责技术标准制定与数据分析,东南亚各国科研机构主导样本采集与伦理审查,形成"数据共享-技术转移-联合培养"三位一体合作模式。通过设立区域基因组数据中心(https://ngdc.cncb.ac.cn/SEA3K/),实现原始数据对联盟成员国的实时开放,打破传统国际合作中的数据壁垒21819。
健康治理协同效应
研究成果直接服务于东盟疾病防控体系构建,例如:
五、应用前景与未来方向
二期工程规划
"东南亚基因组计划"二期已正式启动,目标包括:
- 扩展样本规模至10,000例,覆盖东南亚岛屿群体
- 构建多组学数据库(表观基因组、转录组、蛋白质组)
- 开发人群特异性基因编辑工具(CRISPR-Cas9变体)
科技外交新维度
该研究为"健康丝绸之路"建设提供科学支点,通过:
- 在曼谷设立区域基因组医学培训中心
- 联合开发热带病快速诊断试剂盒(登革热/疟疾检测灵敏度提升至98%)
结论
这项历时十年的跨国基因组研究重新定义了人类多样性研究的全球图景,其科学价值体现在三个维度:方法论上建立了热带地区大规模基因组研究的新范式,理论上揭示了环境-基因协同进化机制,应用上开拓了跨境健康治理新路径。随着二期工程的推进,东南亚基因组研究将从基础科学突破转向临床应用转化,为区域可持续发展提供持续科技动能。该项目的成功实施证明,以科学共同体建设为核心的新型国际合作模式,能够有效突破地缘政治壁垒,实现人类共同知识的增值共享。