利用一种独特的统计分析，并将其应用于从人类骨骼遗骸中提取的古代DNA，来自德克萨斯大学奥斯汀分校和加州大学洛杉矶分校的一组研究人员揭示了古代欧洲人如何适应他们的环境的新见解欧洲有7000多年的历史。这项研究上周发表在《科学》杂志上自然通讯．
研究人员研究了700多个样本，这些样本来自欧洲各地的考古遗址和现代俄罗斯的部分地区。这些样本从新石器时代（约8500年前）到罗马晚期（约1300年前）。研究人员发现了自然选择的痕迹——基因适应环境压力的迹象——这在现代欧洲人的DNA中是无法检测到的。这些发现不仅为遥远的过去提供了一个窗口，而且还说明了有利于生存和幸福的遗传特征是如何随着时间的推移而消失的。
现代遗传样本的研究面临着探测古代自然选择事件的挑战。自然选择在我们的基因组上留下了微妙的印记，但由于DNA片段被洗牌和稀释，这些印记会在几代人的时间里被侵蚀。此外，古老的适应信号可能被遗传漂变（基因出现频率的随机波动）和种群混合（导致某些适应特征从基因库中消失）所掩盖。古代DNA提供了一个直接观察这些事件发生时间更近的个体基因组的机会，使研究人员能够在它们消失之前观察到进化变化。通过这种方式，古代DNA可以帮助科学家重建人类适应的历史动态。
研究小组采用了一种新颖的统计方法，这种方法非常适合研究古代DNA数据。这项新技术使研究小组能够比传统方法更有效地探测到自然选择的迹象。研究小组将这些样本分为四个时期：新石器时代、青铜时代、铁器时代和历史时期。这种方法使他们能够追踪随着生活方式的转变而发生的基因变化，比如从狩猎和采集到农业的转变。
“我们的方法提供了一幅更清晰的画面，说明某些特征是如何以及何时被选择的，特别是当这些信号在现代基因组中丢失时，”细胞和分子生物学研究生、该论文的第一作者之一德凡什·潘迪（Devansh Pandey）说。
在研究人类从狩猎和采集向农业过渡以及国家级社会发展的过程中，研究人员能够观察到当人类彼此生活得更近以及与家养动物生活得更近时，基因是如何变化的。
总的来说，该研究确定了基因组的14个区域，这些区域似乎在这些时期经历了重大的自然选择。例如，与早期欧洲人能够产生维生素D并在成年后消化牛奶的特征相关的基因显示出强烈的选择迹象，但这只是在最近的时期。虽然浅色的皮肤色素可能有助于早期农民在阳光较少的气候条件下生产维生素D，但在欧洲奶牛养殖变得普遍之后，消化动物奶的能力使人们能够利用牛奶作为营养来源。
Narasimhan说：“这种消化乳制品的能力可能对作物歉收、食物短缺和疾病期间的生存很重要。”
研究人员还发现，免疫相关基因在多个时期经历了选择压力，可能是因为古代人群适应了农业传播和随后的迁徙带来的新疾病。有趣的是，这些适应性信号中约有一半只能在最古老的时期被检测到，这意味着它们后来由于遗传漂变而消失，或者被广泛的种群混合所掩盖。
这项研究为几千年来欧洲人口如何适应环境挑战提供了前所未有的视角，帮助我们了解某些特征是如何随着时间的推移而持续、消失或改变的。这些发现强调了古代DNA在重建人类历史中的重要性，展示了早期欧洲人曾经赋予生存优势的特征如何在今天的基因景观中变得不可见。
加州大学洛杉矶分校的玛丽安娜·哈里斯和南迪塔·加鲁德也是这篇论文的作者。该研究由保罗·g·艾伦家庭基金会、德克萨斯大学奥斯汀分校伦理人工智能良好系统奖学金、保罗·g·艾伦基金会、科学进步研究公司、加州大学赫尔曼奖学金、国家科学基金会和国家卫生研究院资助。
