近日，刊登在國際著名雜誌Science上的一篇研究論文中，來自華盛頓大學的研究人員通過研究表示，不同種族個體之間的遺傳差異或許主要取決於名為基因拷貝數變異(CNVs)的結構元件，相比其它基因特性，比如單核苷酸突變(SNVs)而言，基因的拷貝數變異此前並沒有被科學家們仔細研究過，因為研究者很難對基因拷貝數變異進行遺傳測序。
文章中研究人員對236名個體進行研究，分析了參與者的基因拷貝數變異(CNVs)和單核苷酸突變(SNVs)，研究者表示，基因拷貝數變異的中等大小被鑒別為7396個堿基對，隨後他們對每一個基因組都進行了深入細致地測序研究並且獲得了大量的基因組數據；利用測序數據研究人員就可以重建大約20萬年前的人類祖先的基因組，並且將其同黑猩猩和猩猩的相關基因組序列進行對比。
對比分析後研究者發現，在遠古的人類祖先的基因組中至少有4000萬個額外的DNA堿基對，而這些堿基對在現代人的基因組中並未發現，這些序列中的一部分保留在多個現代非洲人機體中，這就說明額外序列的缺失或許是人類從非洲大陸遷移出去所造成的。
研究者Eichler及其同事將現代人類基因組同三名古代譜係人類的基因組進行對比，同時也和兩種滅絕的種類的譜係進行了對比，即穴居人和Denisova人；結果發現，相比單核苷酸突變而言，基因的拷貝數變異是前者的7倍多樣性來源。當基因的拷貝數變異事件發生較少時，兩個個體之間的堿基對數量是不同的，而且其很大程度上取決於基因的拷貝數變異，尤其是在重複的區域中，基因拷貝數變異(CNVs)和單核苷酸突變(SNVs)之間的不同很可能會隨著新型測序平台的建立而不斷擴大，這就可以幫助理解人類的遺傳突變。
基因拷貝數變異的複製是最大多樣性產生的來源，而相比進行CNV的剔除而言，這些特性影響基因表達的可能性是前者的4倍，這就表明複製的選擇和剔除或許會通過進化表現出較多的不同，同時研究者還發現，在非非洲的人群基因組中CNV對基因組的多樣性影響較大。
最後研究者表示，下一步他們將對比不同現代人群的特殊CNV位點來確定正向和負向的選擇同時將其同疾病發病風險相關連，本文研究揭示了進化如何對不同的基因組元件起作用，但目前研究者仍然需要投入更多的精力去研究來理解人類基因組中的哪種CNV是無作用的或者是有害的。
doi:10.1126/science.aab3761
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PMID:
Global diversity, population stratification, and selection of human copy number variation
Peter H. Sudmant1, Swapan Mallick2,3, Bradley J. Nelson1, Fereydoun Hormozdiari1, Niklas Krumm1, John Huddleston1,39, Bradley P. Coe1, Carl Baker1, Susanne Nordenfelt2,3, Michael Bamshad4, Lynn B. Jorde5, Olga L. Posukh6,7, Hovhannes Sahakyan8,9, W. Scott Watkins10, Levon Yepiskoposyan9, M. Syafiq Abdullah11, Claudio M. Bravi12, Cristian Capelli13, Tor Hervig14, Joseph T. S. Wee15, Chris Tyler-Smith16, George van Driem17, Irene Gallego Romero18, Aashish R. Jha18, Sena Karachanak-Yankova19, Draga Toncheva19, David Comas20, Brenna Henn21, Toomas Kivisild22, Andres Ruiz-Linares23, Antti Sajantila24, Ene Metspalu8,25, Jüri Parik8, Richard Villems8, Elena B. Starikovskaya26, George Ayodo27, Cynthia M. Beall28, Anna Di Rienzo18, Michael Hammer29, Rita Khusainova30,31, Elza Khusnutdinova30,31, William Klitz32, Cheryl Winkler33, Damian Labuda34, Mait Metspalu8, Sarah A. Tishkoff35, Stanislav Dryomov26,36, Rem Sukernik26,37, Nick Patterson2,3, David Reich2,3,38, Evan E. Eichler1,39,*
In order to explore the diversity and selective signatures of duplication and deletion human copy number variants (CNVs), we sequenced 236 individuals from 125 distinct human populations. We observed that duplications exhibit fundamentally different population genetic and selective signatures than deletions and are more likely to be stratified between human populations. Through reconstruction of the ancestral human genome, we identify megabases of DNA lost in different human lineages and pinpoint large duplications that introgressed from the extinct Denisova lineage now found at high frequency exclusively in Oceanic populations. We find that the proportion of CNV base pairs to single nucleotide variant base pairs is greater among non-Africans than it is among African populations, but we conclude that this difference is likely due to unique aspects of non-African population history as opposed to differences in CNV load.
