Wissenschaftler der Australian National University (ANU) haben die Genome australischer indigener Gemeinschaften umfassend analysiert und eine reiche genetische Vielfalt festgestellt. Ihre Studie wird in der Zeitschrift veröffentlicht Natur.
Studie: Indigene australische Genome weisen eine tiefe Struktur und eine reiche neuartige Variation auf. Bildnachweis: ChameleonsEye / Shutterstock
Hintergrund
Die genetischen Strukturen der australischen indigenen Bevölkerung bleiben aufgrund der begrenzten Beteiligung indigener Völker an Genomstudien weitgehend unbekannt. Vorhandene Beweise deuten darauf hin, dass die indigenen Australier Nachkommen einer frühen Ausbreitung des Menschen nach Ostasien sind und wahrscheinlich eine der ältesten zusammenhängenden Populationen außerhalb Afrikas darstellen.
Frühere Studien zur Sequenzierung des gesamten Genoms haben ergeben, dass sich die Ureinwohner Neuguineas (Papua) und die Ureinwohner Australiens vor 25.000 bis 40.000 Jahren diversifizierten und dass die Divergenz innerhalb Australiens vor 10.000 bis 32.000 Jahren (ka) erfolgte. In der Studie wurde weiter geschätzt, dass sich die indigenen Australier und Papua vor 51 – 72 Ka von den Eurasiern unterschieden, nachdem sie sich einmal außerhalb Afrikas ausgebreitet und sich anschließend mit archaischen Populationen vermischt hatten.
In der aktuellen Studie haben Wissenschaftler die Genome von 159 Australiern aus vier indigenen Gemeinschaften analysiert, die in der Zentralwüste, im hohen Norden von Queensland und auf zwei Inseln vor der Küste des Northern Territory leben. Die Studienpopulation umfasste Menschen, die die Tiwi-Sprache sprechen, die sich von der am weitesten verbreiteten Pama-Nyungan-Sprache unterscheidet.
Wie von den Wissenschaftlern erwähnt, ist es durch sorgfältige Zusammenarbeit und Konsultation mit indigenen Führern möglich geworden, diese umfangreiche Sammlung indigener australischer Genomen aufzubauen.
AOrt und Stichprobengröße für alle australischen und papuanischen Stichproben. BHierarchische Gruppierung nicht verwandter Individuen auf der Grundlage der paarweisen Außengruppe F3 statistische Werte. Die Farbe entspricht dem Probenahmeort. C, ADMIXTURE-abgeleitete Abstammung für nicht verwandte Individuen, die sieben Cluster ermöglicht, geordnet nach dem Ort der Probenahme. Die Farbe wurde jedem Cluster post hoc auf der Grundlage des Schemas in zugewiesen A und die Mehrheit der Mitglieder jedes Clusters. D, Paarweise gemeinsame Nutzung seltener Allele (oberhalb der Diagonale) und IBD-Traktate (unterhalb der Diagonale) zwischen allen Individuen. Die Zählungen wurden entsprechend dem Anteil des Genoms, der aufgrund der Abstammungsmaskierung in jedem paarweisen Vergleich fehlte, neu skaliert. Vergleiche zwischen Verwandten ersten und zweiten Grades sind rot gekennzeichnet. e, UMAP-Clusterung nicht verwandter Individuen auf der Grundlage kleinerer Allelfrequenz-korrigierter COV-Abstände, reduziert auf die ersten zehn Komponenten durch MDS. Box erweitert die Positionen von Einzelpersonen auf Tiwi Island. F, Clustering von Tiwi-Individuen auf der Grundlage von Co-Abstammungswerten, die mithilfe von fineSTRUCTURE geschätzt wurden, und zwar anhand aller nicht verwandten und nicht gemischten Proben. Hellblau (Bathurst Island) und Dunkelblau (Melville Island) zeigen den Probenahmeort an, und Gelb und Grau zeigen die Clusterzugehörigkeit an.
Wichtige Beobachtungen
Die Wissenschaftler fanden starke genetische Unterschiede zwischen indigenen Australiern, die auf den Tiwi-Inseln leben, und indigenen Völkern, die in der australischen Wüste leben. Sie fanden heraus, dass die genetische Struktur der Tiwi-Sprecher lange vor der physischen Trennung der Tiwi-Inseln durch den steigenden Meeresspiegel von den Vorfahren anderer australischer Gemeinschaften entwickelt wurde.
Die uneinheitlichen Muster der gemeinsamen genetischen Drift zeigten, dass diese frühe Periode durch einen längeren Zeitraum stabiler Interaktion zwischen den nördlichen Populationen Australiens und Papua-Neuguineas gekennzeichnet war, gefolgt von einer langfristigen genetischen Isolation, minimaler Migration und starken Schwankungen Die effektive Populationsgröße reichte von sehr groß am Ende des letzten glazialen Maximums bis hin zu klein und stabil in den letzten paar tausend Jahren.
Wie von den Wissenschaftlern erwähnt, hat die demografische Geschichte der frühen Trennung von Papua-Neuguinea und eurasischen Gruppen dazu geführt, dass der höchste Anteil bisher nicht identifizierter genetischer Variationen außerhalb Afrikas beobachtet wurde. Eine solche demografische Geschichte hat im Vergleich zu globalen Stichproben auch die größte Homozygotie hervorgebracht.
Konkret identifizierten die Wissenschaftler mehr als 160.000 Strukturgenvarianten, wobei in jedem Individuum mindestens 300 Strukturvarianten spezifisch für indigene Australier waren. Diese Varianten sind für die meisten genetischen Unterschiede zwischen Individuen verantwortlich und können in einigen Familien mit genetischen Krankheiten zusammenhängen.
Ein erheblicher Teil dieser Variationen wurde in globalen Referenzpanels oder klinischen Datensätzen nicht beobachtet. Die robuste Homozygotie neu identifizierter genetischer Varianten, die für indigene Australier spezifisch sind, kann fälschlicherweise dazu führen, dass sie als potenziell pathogen eingestuft werden. Dies kann alle Analysen beeinflussen, die Entscheidungen über Variationen treffen, ohne dass bekannte funktionale Konsequenzen vorliegen. Dies unterstreicht die Notwendigkeit, Personen mit unterschiedlichem kulturellen und sprachlichen Hintergrund in Genomstudien einzubeziehen.
Wie von den Wissenschaftlern erwähnt, könnte die Entdeckung genetischer Variationen erklären, warum indigene Australier anfälliger für die Entwicklung bestimmter chronischer Krankheiten sind, darunter Nierenerkrankungen, Diabetes, Herzkranzgefäßerkrankungen und Krebs.
Bisher verlassen sich Ärzte bei der Krankheitsdiagnose und Behandlung indigener Bevölkerungsgruppen auf die genetischen Informationen nicht-indigener Bevölkerungsgruppen, was sich oft als ungenau und ineffektiv erweist. Die Erstellung dieses umfangreichen genetischen Datensatzes indigener Australier hat es ermöglicht, personalisierte präventive und therapeutische Interventionen gegen eine Reihe von Gesundheitszuständen sowie seltene genetische Krankheiten zu entwickeln.
Karte mit den Standorten aller im Datensatz von Bergstrom et al. erfassten Populationen. (2017), mit Farbcode, der die regionale Provinz angibt. (Oben rechts) Streudiagramm der Werte der Fremdgruppe F3 Statistiken der Form F3(Yoruba; Titjikala, PNG-X) gegen F3(Yoruba; Tiwi, PNG-X), wobei „PNG-X“ ein PNG-Individuum im von Bergstrom et al. beschriebenen Datensatz ist. (2017). Die Farben stellen den Probenahmeort des PNG-Individuums dar (siehe Karte links). (Unten rechts) ADMIXTURE-Balkendiagramm, das mutmaßliche PNG- (gelb) und Nicht-PNG- (lila) globale Abstammungsschätzungen für jedes der Individuen im obigen Streudiagramm zeigt. Die Personen im Balkendiagramm werden in der gleichen Reihenfolge von links nach rechts wie im Streudiagramm angezeigt.
Studienbedeutung
Die Studie kommt zu dem Schluss, dass indigene Australier keine einzige homogene genetische Gruppe sind. Sie teilen eine uneinheitliche genetische Verwandtschaft mit den Menschen in Neuguinea. Die Ergebnisse der Studie können einen neuen Weg zur Entwicklung neuartiger personalisierter Behandlungen ebnen, die gesundheitliche Ungleichheiten für indigene Australier beseitigen.
