广东科技报：华工基因组创新班学生两研究成果登Nature
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广东科技报７月１１日讯 （记者 冯海波 通讯员 华轩）藏族人为何能适应高海拔地区的缺氧环境？肠道细菌如何来保护人类的健康？华南理工大学基因组科学创新班学生金鑫、李俊桦参与了相关课题的研究，得出了高水平的研究成果，于近日分别登上Nature和Nature biotechnology（《自然·生物技术》）。
探寻藏族人高原适应机制
藏族人成功地在极端环境条件下逐代繁衍，因此其对高海拔地区缺氧环境的快速适应机制一直是科学家们关注的热点问题。来自深圳华大基因研究院、加利福尼亚大学以及华南理工大学等单位的科研人员，通过基因重测序研究，发现由于古老的、早已灭绝的人类群体——丹尼索瓦人或其近亲的基因渗入，可能使藏族人更快地适应了高海拔地区的缺氧环境。这一发现揭示了通过基因交流帮助人类快速适应极端生存环境的特殊机制。7月3日，这一研究成果发表在Nature杂志上。
在最新的研究中，科研人员对40个藏族人和40个汉族人的EPAS1区域进行了高覆盖度的重测序研究，发现藏族人具有极不寻常的EPAS1 基因单体型结构。通过与来自全世界的多个现代人人群及古人类基因组数据比较，研究人员发现这个受到定向选择的单体型仅以高频率形式存在于现代藏族人和古丹尼索瓦人中，和以非常低的频率存在于汉族人中，而在包括欧洲人、非洲人的其他主要现代人群中频率都为零。以上两个发现，使研究者确信藏族人中该受选择的单体型源于古丹尼索瓦人或其近亲。研究人员推测这个单体型流入到现代人的时间要早于汉族和藏族人群分离的时间，而且在藏族人定居在青藏高原之后受到了明显的定向选择作用，并因此在藏族人中扩散并保持下来。
作为论文的并列第一作者，华南理工大学博士生金鑫参与了项目的整体设计，在项目里负责信息分析部分，并撰写了部分论文。他表示，随着对人类进化历程理解的逐步深入，有越来越多的证据支持现代人的祖先曾与丹尼索瓦人、尼安德特人等古人类之间有过基因交流。此次在藏族人中发现丹尼索瓦古人的基因片段，揭示了现代人对极端环境的快速适应很可能得益于与已经适应了这些环境的其他古人类之间的基因交流。这一独特机制的发现，将为很多类似的快速进化研究提供参考。
构建人类肠道细菌基因库
人类的肠道是一个庞大的社区，这里的居民由大约1000到1150种细菌构成。细菌数量极大，是人体细胞总数的10倍。这些肠道菌群与人体互利共生，人体为微生物提供生存场所和营养，而微生物则为人体产生有益的物质，并保护人类健康。但是，目前对这些居民的基因信息“登记”却显得很不完善，影响相关研究的深入进行。
深圳华大基因研究院、丹麦哥本哈根大学等单位的科研人员，基于249个新的测序样本和之前已公布的1018个人体肠道微生物样本，加上511株与人肠道密切相关的已测序原核微生物的基因组信息，构建了一个高质量、近乎完整的人类肠道微生物基因集数据库。其完成的高水平研究成果《人肠道微生物组参考基因集》（An integrated catalog of reference genes in the human gut microbiome）在《自然·生物技术》（Nature biotechnology）上公开发表。
据了解，该项目中的样本来自欧洲、美洲和亚洲，比之前用于构建的类似数据集的样品规模至少大三倍，是迄今为止最具代表性、最高质量、近乎完整的人类肠道微生物参考基因集数据库，为进一步研究人类肠道微生物提供了全面而精准的数据支持，对推动不同人群之间肠道微生物的遗传变异研究以及人类健康和疾病相关研究具有重要意义。
作为华大基因该项目负责人，华南理工大学生物科学与工程学院2011级微生物学专业博士生李俊桦参与了该项研究的全部基础工作，包括项目设计、多个合作方协调沟通、文章各部分分析、文章撰写及修改定稿等工作，是论文的第一作者。李俊桦表示，“更具代表性和高质量的人类肠道微生物参考基因集数据库有利于我们用量化的角度，通过宏基因组，宏转录组以及宏蛋白组等方法，了解肠道微生物菌群在不同人群中的差异情况，从而理解它们在人类健康和疾病中的重要作用。”
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EPAS1基因，在血液氧水平下降的情况下激活，刺激产生更多的血红蛋白。此类基因也也被称为“超级运动员”基因——在低海拔地区，它能够帮助运动员快速提升血红蛋白水平，增加血液携氧能力，增强耐力；但在高海拔地域，这种基因的常见变种会提升血红蛋白、红细胞生成，而导致血液厚重，造成心脏病发作、低出生率并导致婴儿死亡率增加。不过，藏族人体内的变异基因在高海拔区域对血红蛋白、红细胞的影响较轻，因此增强了适应能力。