从染色体看人类进化基因组学

1、关于从染色体看人类进化基因组学现在学习的是第1页，共24页第三小的近端着丝粒第三小的近端着丝粒染色体。仅大于染色体。仅大于2121号和号和2222号染色体，大小约号染色体，大小约60Mb60Mb两个遗传功能不同的两个遗传功能不同的区域：拟常染色体区和区域：拟常染色体区和Y Y特异区特异区() 人类人类Y染色体染色体现在学习的是第2页，共24页拟常染色体区拟常染色体区：在男性减数分裂过程中：在男性减数分裂过程中 参参与同与同x x染色体的联会配对。染色体的联会配对。Y Y特异区特异区：存在与性别决定因子：存在与性别决定因子SRYSRY，在减数，在减数分裂中不发生交换而呈现分裂中不发生交换而呈现父

2、系传递父系传递。最近的研究显示，除最近的研究显示，除SRYSRY基因外，在基因外，在Y Y特异区特异区还存在很多其他的基因，包括在细胞基本活动中还存在很多其他的基因，包括在细胞基本活动中起重要作用的一些基因起重要作用的一些基因现在学习的是第3页，共24页() Y染色体遗传学特性染色体遗传学特性 携带性别决定因子携带性别决定因子SRYSRY，呈现呈现父系遗传父系遗传 半合子状态半合子状态 除末端的拟常染色体区外，除末端的拟常染色体区外，Y Y染色体的绝大部分不发生重组，保持完整。染色体的绝大部分不发生重组，保持完整。 不同不同Y DNAY DNA序列间的相似性比其他任何常染序列间的相似性比其他任

3、何常染色体的色体的DNADNA序列间的相似性高，易产生人群特序列间的相似性高，易产生人群特异的单体群异的单体群 较常染色体和线粒体较常染色体和线粒体DNADNA的变异更具有明显的变异更具有明显的的地域聚集性地域聚集性现在学习的是第4页，共24页() Y染色体多态性遗传标记染色体多态性遗传标记自自19851985年出现第一个年出现第一个Y Y染色体多态性位点以来染色体多态性位点以来，十几年间，十几年间，Y Y染色体多态位点的发现及其应用染色体多态位点的发现及其应用得到了巨大的发展。现在应用简单的得到了巨大的发展。现在应用简单的PCRPCR技术，技术，即可鉴定即可鉴定250250个以上的位于人类个

4、以上的位于人类Y Y染色体非重组区染色体非重组区的多态性位点。的多态性位点。这些位点大体上可分为两类：这些位点大体上可分为两类： 低低突变率的突变率的双等位基因位点双等位基因位点和和 高突变高突变率的率的多等位基因位点多等位基因位点。现在学习的是第5页，共24页1) 双等位基因双等位基因这类等位基因突变率很低，很少发生再次突变，这类等位基因突变率很低，很少发生再次突变，所以只存在两个等位基因所以只存在两个等位基因突变形式包括：碱基替换，突变形式包括：碱基替换，Alu插入插入/ /缺失缺失，LINE插插入入现在学习的是第6页，共24页2) 多等位基因多等位基因这类多态位点包括：这类多态位点包括：

5、小卫星小卫星和和微卫星微卫星位点位点小卫星小卫星: :到目前为止，共发现两个小卫星位点到目前为止，共发现两个小卫星位点MYS1MYS1和和MYS2MYS2。现在学习的是第7页，共24页微卫星微卫星: :又称短串联重复序列又称短串联重复序列(STRs)(STRs) 微卫星的等位基因通常是用微卫星重复单微卫星的等位基因通常是用微卫星重复单位的次数来表示位的次数来表示突变率变化和其重复单位的大小及序列、等位突变率变化和其重复单位的大小及序列、等位基因的长短、重复单位间的同源性和侧翼序列基因的长短、重复单位间的同源性和侧翼序列有关有关现在学习的是第8页，共24页() Y染色体多态性在人类进化研究中的应

6、用染色体多态性在人类进化研究中的应用 双等位基因在人类进化中的应用双等位基因在人类进化中的应用 多等位基因在人类进化中的应用多等位基因在人类进化中的应用 双等位基因和多等位基因位点联合使用双等位基因和多等位基因位点联合使用在人类进化中的应用在人类进化中的应用现在学习的是第9页，共24页1） 双等位基因在人类进化中的应用双等位基因在人类进化中的应用双等位基因位点的突变率低，不易受双等位基因位点的突变率低，不易受重组和回复突变影响，由双等位基因重组和回复突变影响，由双等位基因构成的单体群保持完整，因而是进化构成的单体群保持完整，因而是进化事件的忠实记录，是人类的进化标记事件的忠实记录，是人类的进化

7、标记，也可以鉴定稳定的谱系关系。，也可以鉴定稳定的谱系关系。现在学习的是第10页，共24页应用应用1科学家们分析了科学家们分析了1 91 9个个Y Y染色体上的双等位染色体上的双等位基因所构成的单体群在中国汉族人群中基因所构成的单体群在中国汉族人群中的分布再次证明了中国南北人群的差的分布再次证明了中国南北人群的差异，同时提示现代中国人可能是由南方异，同时提示现代中国人可能是由南方进人中国，随后由南向北逐渐迁移进人中国，随后由南向北逐渐迁移现在学习的是第11页，共24页应用应用2最近，最近，UnderhillUnderhill等人报道了等人报道了167167个双等位基因位点，个双等位基因位点，除

8、除7 7个位点是出传统的测序的方法发现的外，其余个位点是出传统的测序的方法发现的外，其余160160个位点都是由变性高效液相色谱检测到的。他们个位点都是由变性高效液相色谱检测到的。他们将这将这167167个位点根据最大简约法，构建一个个位点根据最大简约法，构建一个Y Y染色体非染色体非重组区的种系树，可产生重组区的种系树，可产生116116个单体型。并检测了个单体型。并检测了10621062个个来自全球各地的个体发现现代的东非和南非科伊桑来自全球各地的个体发现现代的东非和南非科伊桑人是现代人的祖先，他们在人是现代人的祖先，他们在35 00035 000到到89 00089 000年前离开非年前

9、离开非洲。再一次证明了洲。再一次证明了“走出非洲走出非洲”假说。假说。现在学习的是第12页，共24页现在学习的是第13页，共24页现在学习的是第14页，共24页现在学习的是第15页，共24页2） 多等位基因在人类进化中的应用多等位基因在人类进化中的应用主要是运用主要是运用微卫星位点微卫星位点多态性进行研究多态性进行研究证实：证实：群体间的杂合性远高于群体内的杂合性，说明群体间的杂合性远高于群体内的杂合性，说明同一群体内的个体间的亲缘性高于群体问的个同一群体内的个体间的亲缘性高于群体问的个体体单体型的网络分析并未发现明显的地区聚集现象单体型的网络分析并未发现明显的地区聚集现象表明这些群体可能具有

10、共同的祖先表明这些群体可能具有共同的祖先现在学习的是第16页，共24页微卫星位点突变率较高其作为遗传标记研究人类进化微卫星位点突变率较高其作为遗传标记研究人类进化和人群迁徙有一定的和人群迁徙有一定的局限性局限性，尤其对于较远的进化事，尤其对于较远的进化事件往往缺乏分辨力。件往往缺乏分辨力。因而被更多的用于分析由不同双等位基因所构成的单体因而被更多的用于分析由不同双等位基因所构成的单体群的演进过程群的演进过程现在学习的是第17页，共24页3) 双等位基因和多等位基因位点联合使用在双等位基因和多等位基因位点联合使用在人类进化中的应用人类进化中的应用基本概念：基本概念：单体群单体群：根据双等位基因确

11、定的不同的染色体：根据双等位基因确定的不同的染色体单体型单体型：由微卫星所确定的不同的染色体：由微卫星所确定的不同的染色体谱系谱系：由双等位基因和微卫星所确定的不同染色体：由双等位基因和微卫星所确定的不同染色体现在学习的是第18页，共24页理论基础：理论基础：基本遗传瓶颈效基本遗传瓶颈效在每个双等位基因突变第一次出现且只出现在每个双等位基因突变第一次出现且只出现一次的群体中，所检测出的群体的全部双等一次的群体中，所检测出的群体的全部双等位基因突变可以产生不同的位基因突变可以产生不同的Y Y染色体染色体单体群单体群。这些这些单体群单体群分别出现在进化的不同时段。分别出现在进化的不同时段。现在学习

12、的是第19页，共24页每个单体群具有很多相同的双等位基因的特每个单体群具有很多相同的双等位基因的特征，但却是由许多不同的微卫星的征，但却是由许多不同的微卫星的单体型单体型组组成的，因为微卫星的突变率较高，经过时间成的，因为微卫星的突变率较高，经过时间的积累，某一单体群便是由很多不同的单体的积累，某一单体群便是由很多不同的单体型组成的网络。型组成的网络。现在学习的是第20页，共24页 综上所述，综上所述，Y Y染色体由于其父系染色体由于其父系遗传的严谨、容易被迅速固定的遗传漂遗传的严谨、容易被迅速固定的遗传漂变而成为研究人类进化特别是地理起源变而成为研究人类进化特别是地理起源分布的有利工具。分布的有利工具。现在学习的是第21页，共24页后传：现在学习的是第22页，共24页自自Y Y染色体染色体诞生以来，每过诞生以来，每过100100万年，万年，Y Y染色体就有三到染色体就有三到六个基因消失。以这种速度发展下去，科学家们预测六个基因消失。以这种速度发展下去，科学家们预测Y Y染染色体只有一千万年的寿命了。色体只有一千万年的寿命了。若那时还有人类，科学家们猜测，那个时候地球上会出若那时还有人类，科学家们猜测，那个时候地球上