ヒマラヤ山脈の古代ゲノムは、チベット人とそのチベット人の遺伝的歴史を解明する

Jun 08, 2023

Nature Communications volume 13、記事番号: 1203 (2022) この記事を引用

17,000 アクセス

6 引用

46 オルトメトリック

メトリクスの詳細

現在のチベット人は遺伝的にも文化的にもチベット高原の高地の環境に適応していますが、彼らの起源に関する根本的な疑問は未解決のままです。 最近の考古学的および遺伝学的研究は、過去 4 万年以内に高原に初期の集団が存在し、その後、過去 1 万年以内に後続の集団が到着したことを示唆しています。 今回我々は、ネパールのチベット高原南縁の高地から33人の古代人に関するゲノムワイドな新しいデータを取得し、彼らが現在のチベット人と最も近縁であることを示した。 彼らの祖先のほとんどは、チベット高原の北東端にある後期新石器時代の集団に関連するグループに由来していますが、明確で深い旧石器時代のユーラシア人の祖先からのわずかな遺伝的要素も含んでいます。 近隣のチベット人とは対照的に、高原の南縁と東縁に沿った中標高に住む現在の非チベット人チベット・ビルマ語話者は、明確な遺伝的歴史を反映する遺伝的系統を形成しています。 最後に、古代と現代の高地住民の比較により、高地適応対立遺伝子の積極的な選択が進行していることが確認されます。

チベット高原は、低圧条件、起伏の多い地形、低温、および比較的低い生物生産性によって特徴付けられます。 こうした制約にもかかわらず、チベット民族はこの環境にうまく適応し、何千年もの間この高原に住んでいます1。 この困難な低酸素環境に対する彼らの遺伝的および文化的適応を理解することは、考古学的、人類学的、遺伝学的、生理学的に非常に興味深いものです2。 これを完全に行うには、現在のチベット人集団の起源に関する多くの基本的な疑問に答える必要があります。これには、起源集団と高原への人々の最初の移動、恒久的な高原集団の確立のタイミング、祖先の遺伝子プールの確立などが含まれます。現在のチベット人たちへ。

高原への初期の人口移動に関する考古学的データは少ないが、チベット高原の最北東端にあるバイシヤ カルスト洞窟遺跡 (海抜 3,280 メートル) は、16 万から 6 万人のデニソワ関連民族の存在を示唆している。年前 (きゃ)3,4,5。 中央高原にあるニワ・デブ遺跡（標高 4,600 メートル）の年代は、30 ～ 40 kya の間に現生人類が存在したことを示唆しています6。 これらの遺跡のいずれかが高原への人類の定住を反映しているかどうかは不明です。 Meyer ら 7 は、7.4 千年から 12.7 千年の間に狩猟採集民によってチュサン高原 (標高 4,270 メートル) の中央高原が最初に永続的に占領されたと提案している。 対照的に、Chen et al.8 らは、3.6 千年頃に大麦ベースの農業が出現するまで、中央高原に定住することは不可能だったと主張している。 後者のモデルは一般に、高原の北東縁に沿った標高の低い場所（標高 2500 メートル未満）からの移住者によって農業が高原に導入されたと想定しています。 これらの移民は、現在のチベット人の遺伝子プールに大きく貢献したと考えられています9。

しかし、現在のチベット人のより複雑で複数の起源の証拠は、遺伝データによっても裏付けられています。 高密度にサンプリングされた片親マーカーの大部分は、完新世初期以降の東アジア北部に存在する系統に遡ることができますが、深いユーラシア系統に由来するミトコンドリア M16 や Y 染色体 D-M174 などの古いハプログループも、現存する系統の中に独特に存在しています。 -日チベット人10、11、12。 チベットの遺伝子プールへの古代旧石器時代の寄与という考えも、全ゲノム配列データに基づいて提案されている。 現代のチベット人のゲノムを古代シベリア人および古人のゲノムと比較した研究では、高原の仮説上の初期民族の中に古代の祖先（古人と非古人）が混在していることが寄与していると推測されました13。 この提案は、デニソワ人様集団から現在のチベット人の遺伝子プールに遺伝子移入した EPAS1 (内皮 PAS ドメインタンパク質 1) 遺伝子座でのハプロタイプの発見と一致しており、高地環境での選択的利点をもたらしています 14,15,16 、17．

総合すると、現在の遺伝データは、高原の多段階の定住を示唆しています。つまり、ある程度の古風な混合物を伴う更新世の集団が高原に移動し、その後、高原の北東端から完新世に移住しました。 更新世の集団の正体と起源は依然として不明であるが、最近の分析により、現在の地理的に分散したチベット集団内の遺伝的変異の明確な東西傾向が特定された18。 この傾斜は、大麦農業の普及に関連した可能性のある新石器時代の人口移動を反映している可能性があります。 高原に広がる前は、大麦農業は、Qijia 文化 (紀元前 2300 ～ 1800 年頃) に関連する人々など、甘粛省・青海地域の新石器時代後期および青銅器時代前期の人々によって実践されていました 19,20。 この系統は、西暦 7 世紀以降のチベット帝国の拡大など、その後の歴史的出来事によって、または距離による隔離による近隣集団間の遺伝子流動の長期にわたるプロセスによって確立または強化された可能性もあります。長距離の移動が含まれます。

古代の DNA (aDNA) データには、これらの疑問を解決できる可能性があります。その理由の 1 つは、古代の集団からの遺伝的推論が最近の歴史的出来事と混同されないためです。 紀元前 800 年から西暦 650 年まで遡る、ネパール中北部のムスタン地区にある 3 つの高地ヒマラヤ遺跡の個体を対象としたこれまでの aDNA 研究では、これらの遺跡には、チベット高原から移住してきた可能性が高い、明らかに東アジア系の祖先をもつ集団が居住していたことが示されました 21。

今回我々は、これらとムスタン地区およびマナン地区（MMD）のヒマラヤ遺跡 4 か所から追加の個人から aDNA データを取得し、時間的範囲を約 10 年前から 600 年以上拡大しました。 紀元前 1420 年から西暦 650 年にかけて、プラトー集団に関するこれまでで最も初期の遺伝的証拠が得られました。 我々は、これらの古代ヒマラヤ人集団が現代のチベット人と遺伝的にクラスターを形成しており、チベット系統の初期の分岐を表していることを示し、チベットの遺伝子プールの歴史、その起源、そして現代人の間での現在の分布を推測するのに特に有益であることを示す。 -day チベット人とその近隣住民。

ここでは、ネパールのMMD地域の7つの遺跡からの38人の古代個体のゲノムワイドデータを分析します（図1、補足データ1〜3）：スイラ（n = 1;紀元前1494〜1317年）、ルブラック（n = 2;紀元前1494〜1317年）、ルブラック（n = 2;紀元前1494〜1317年）。紀元前 1269 ～ 1123 年）、チョホパニ (n = 3、紀元前 801 ～ 770 年)、リルヒ (n = 4、紀元前 805 ～ 767 年)、キャン (n = 7、紀元前 695 ～ 206 年)、メブラック (n = 9、紀元前 500 年)西暦 –1 年）、サムゾン（n = 12、西暦 450 ～ 650 年）。 これら 38 人のうち、31 人はこの研究で新たに報告され、7 人はこの地域に関する以前の研究で以前に報告されていました 21。 また、以前に公開された個体のうち 2 人についての新しいデータも作成し、その結果、33 人の個体についての新しいゲノム全体のデータが得られました (補足データ 1、2)。 すべてのデータは人間の歯科材料から生成されました。 遺体安置所の状況の混乱により、一部の歯は当初別個の個人のものであると考えられましたが、後に遺伝データに基づいて複製サンプルであることが特定され、その結果、複数の歯のデータを持つ 9 人の個人が得られました (補足データ 4)。 単一の個人に属する複数の歯とライブラリからのデータは、下流の分析の前に適宜プールされました。 7 つの遺跡のうち、スイラ、ルブラック、リルヒ、キャンについてはこれまで記載されていませんでした (補足テキスト 1)。 最初の遺伝子スクリーニングの後、13/33 人の全ゲノム配列が低い範囲で配列決定されました (個人あたり 0.5 ～ 6.6 倍、補足データ 1)。 さらに、キャプチャーエンリッチメント手法を適用して、2 セットの一塩基多型 (SNP) をターゲットにしました: (1) 「1240K」バリアントのセット。Affymetrix Human Origins および Illumina ジェノタイピング アレイ 22 上のマーカーと交差するように設計されており、ここではすべてのバリアントがキャプチャされています。 33名。 (2) 現在のチベット人集団 23 の選択スキャンおよび表現型関連シグナルから選択および精選され、21 人について捕捉された 50,000 個の変異体の追加セット (補足データ 1)。 結合された個人ごとのデータは、古代ゲノムデータの標準的な品質管理基準を満たしていました (補足データ 2)。 下流解析のために、主に Affymetrix Human Origins (「HO」; ~500 K SNP) および Illumina (「Illumina」; ~220 K SNP) のジェノタイピング アレイで生成された、公開されているゲノムワイドの遺伝子型データから得られた 2 つの参照データセットを組み立てました (補足データ 5、6)。 私たちはこれらのデータセットを、公開されている古代のゲノムと、ネパールの現在のシェルパ族およびチベット人のゲノムで強化しました（補足データ 5、6）。 私たちは、SNP 密度が高い HO セットにほとんどの分析を集中させましたが、ネパール、ブータン、インド、チベット自治区にわたる多様なヒマラヤ集団の詳細な分析にはイルミナ セットも使用しました24。

円は古代のグループを表し、考古学的時代ごとに色分けされています。 四角は現在のチベット・ビルマ語話者の人口を表します。 左挿入図: 7 つの aMMD サイトの拡大図。 左下の挿入図: 現在のネパール人とブータン人の拡大図: 1. バヒン。 2. 山々。 3. バラム。 4. ヘルニア。 5. ブロックパ。 6. ブムタン; 7.チャリ。 8.チャムリング。 9.シャンティアル。 10.チェパン。 11.チェトリ。 12.ダクパ。 13.ダマイ。 14. ディマル。 15.ドゥミ。 16. 飢餓。 17. コンドゥク。 18.グルン。 19. ケンパ。 20.クルン。 21.短い; 22. ラカ。 23. ラヤップ。 24. リンブー。 25.ロワーマスタング; 26.マガール。 27.マジヒ。 28.マンデ。 29.モンパ。 30.ナチリング。 31.ネワール。 32. 漁師。 33. ヌブリ; 34. ヌープ; 35.プーマ。 36.サンパン。 37. サルキ。 38.シェルパ。 39. シェルパ_ノック; 40.ソナー。 41.サンワール。 42.タマン。 43.タカリ。 44. ツァングラ。 45.ツム; 46.アッパーマスタング; 47. ワンブル。 ベース マップは、MapData v2.3.0 および Elevatr v0.3.4 パッケージを使用して R v4.0.0 で作成されました。

世界規模の人類多様性の文脈におけるネパールの古代個体 (aMMD) の遺伝的プロファイルを記述するために、我々は最初に主成分分析 (PCA) を実行しました25。 彼らが他の東アジアの個人とクラスターしていることを確認した後（補足図1）、現在のユーラシア東部の個人について計算された最初の2台のPCにaMMD個人を投影しました（図2;補足データ4）。 現在の集団は、それぞれ中国南部および東南アジア人（SC-SEA）、北東アジア人、およびチベット・ビルマ人集団に対応する祖先系統を表す 3 つの支線を持つ構造を形成しています。 台湾のアミ、ロシア極東のアムール川下流域のウルチ、ネパールのシェルパがそれぞれ 3 つの支脈の遠位端を形成しています。 チベット・ビルマ族の拍車は、以前の研究で報告された現在のチベット人の東西の遺伝的傾向と一致します18。 私たちの以前の結果21と一致して、新しく調査されたスイラ、ルブラック、リルヒ、キャンの遺跡からの個体を含むすべてのaMMD個体は、現在のチベット人集団と一緒にクラスター化されています。 教師なしモデルベースのクラスタリング手法ADMIXTUREから得られた遺伝的プロファイルは、PCAからの遺伝的プロファイルと一致しており、aMMD個体は中高度および高地の現在の集団と独自の祖先コンポーネントを共有しています（補足図2）。 同様に、アウトグループ f3 統計 26 は、aMMD の個人が相互に最も高いレベルの共有遺伝的浮動を有し、次に現代のシェルパ人とチベット人、そしてナシ族、イ族、ナガランド族などの低地チベットビルマ語話者が続くことを示しています。インドの人口（補足図3、4）。

HO データセット内の 486 人の現代アジア人から PC を計算し、上位 PC の上に aMMD 個人を投影しました。 灰色の点は、PC の計算に使用された現在の個人を表します。 円は、言語族ごとに色分けされた現在のグループの中央位置と、それぞれのグループの略語を表します。 赤い大文字「U、L、C、R、K、M、S」は、投影された aMMD 個人を表します。

aMMD 個体の片親ハプログループも、現在のシェルパ/チベット人との密接な遺伝的関係を裏付けています (補足データ 2)。 14 人の aMMD 個体に Y ハプログループを割り当てました。 多様性はほとんど観察されず、14人の男性のうち13人がYハプログループO-M117の派生マーカーを持ち、12人の男性がその亜系統Oα1c1b-CTS5308の派生マーカーを持っていました（補足図5）27。 現在の集団の中で、この亜系統は主に高原のチベット人とシェルパの間で見られ、その姉妹系統 Oα1c1b-Z25929 とは対照的に、今日主に中国南部とインド北東部で見られます27。 現存するすべての O-M117 系統の急速な放射は 7,000 ～ 5,000 年前に発生したと推定されており、おそらく中国北部に由来するシナ・チベット語の拡散を反映していると解釈されています 27。 注目すべきことに、Y ハプログループ O-M117 は、黄河上流の新石器時代の楊韶文化および後期新石器時代の Qijia 文化の古代の個体からも発見されており 28、男性の aMMD 系統の大部分がこの地域に遡ることの証拠を提供しています。 1 人の aMMD 男性個人 (S41) は、別の Y ハプログループ D1a に属していました。D1a は、今日のチベット高原でよく見られるもう 1 つのハプログループです10。 aMMD個人のミトコンドリアハプログループはより多様ではあるが、現代のチベット人にも蔓延している(補足データ2)。

aMMD 個体は互いに最も密接に関連していますが (補足図 3、4)、aMMD 個体は遺伝的親和性に微妙な違いを示しており、それらの間で微細な遺伝的不均一性を示唆している可能性があります (補足図 3)。 最も顕著なのは、すべての aMMD グループのアウトグループ f3 統計値が Lubrak で最も高く、Chokhopani で最も低い値であることです。 実際、初期のスイラを含む他のすべての aMMD グループは、f4 (Mbuti、aMMD; Chokhopani、Lubrak) で測定すると、Chokhopani よりも Lubrak の個体に著しく近い (>+4.4 SEM、標準誤差測定)。 同じパターンは現在のネパールのシェルパ/チベット人（>+2.7 SEM）でも観察されますが、東アジアの低地集団はチョホパニおよびルブラックと対称的に関連しています（補足データ7）。 qpWave を使用して、2 つのトポロジー ((Lubrak, aMMD), Chokhopani) と ((Chokopani, aMMD), Lubrak) を正式に比較しました。 我々は、Suila、Rhirhi、Mebrak、およびSamdzongが分解能の範囲内でLubrakに対して分岐点にあり（つまり、前のトポロジーが成り立つ）、KyangがLubrakとわずかに区別されるだけであることを示します（p = 0.027;補足表1） ）。 対照的に、aMMD グループを Chokhopani の姉妹グループとしてモデル化することは一律に失敗したため、2 つのトポロジーのうち後者は拒否される可能性があります (p < 1.38 × 10−4)。 Lubrakと南アジア系グループ（例：Puliyar）からのわずかな寄与との組み合わせは、4つのグループすべてに適切に適合し、南アジア系祖先の寄与はわずか1.9〜5.1％と推定されます（p > 0.179;補足表2）。 チョホパニの場合、ルブラック + 南アジア人もルブラック + ナシ族/イ族/ナーガ族も当てはまりません (p < 3.67 × 10−4)。 ただし、スイラ + ナシ族/イ族/ナーガ族は、低地のかなりの寄与度に適合します (31 ～ 40%、補足表 3)。 また、日付を使用してチョホパニでの混合の顕著なシグナルを検出しました。これは、チョホパニの混合時期がチョホパニの時代の 46 ± 11 世代前であると推定し、それを約 11 世代と推定します。 紀元前1500〜2800年（平均±2 SEM;補足図6）。 これは、遺伝子流動がチョホパニとこれらの低・中高度集団の祖先との間で紀元前 800 年以前、おそらく紀元前 1500 年以前に起こったに違いないことを示唆しています。

aMMD グループと同様に、MMD 地域とネパールの近くのゴルカ/ソルクンブ地区からの現在のシェルパ/チベット人グループと、より遠く離れた場所からのチベット人は、遺伝的にルブラックに最も近く、古代と現代の間で相互に近いです。日東アジア人（補足図7;補足データ8）。 スイラの最初期の aMMD グループとその後の aMMD グループも、現在のシェルパ/チベット人のトップのアウトグループ f3 シグナルの 1 つです。 チョホパニは、低地生物との混合信号から予想されるように、より小さな外群 f3 値を示します。 したがって、我々は、ルブラック/スイラは、これまで知られている中でチベット高原とヒマラヤの高地集団に最も豊富に存在する遺伝子プールの最古の代表であると結論付ける。 この研究では、この遺伝子プールを「チベット」系統と呼びます。

考古学的データは、黄河中流域の新石器時代の人口が高原への農業の広がりに大きな文化的影響を及ぼしたことを示唆しています8。 この地域は、中国・チベット語族の故郷である可能性が高いと考えられています29,30。 興味深いことに、古代低地東アジア人28、31、32、33の中で、黄河上流地域とその周辺地域の中期/後期新石器時代のグループ（図1）は、aMMDグループに最も近い遺伝的親和性を示します（補足図8）。 これらには、Qijia 文化に属する黄河上流域の金昌口遺跡と拉家遺跡の後期新石器時代の個体 (紀元前 2300 ～ 1800 年頃、Upper_YR_LN)、陝西省の盛格梁の後期新石器時代の島尾遺跡の個体 (2250 年頃～) が含まれます。紀元前 1950 年; Shimao_LN)、および内モンゴルの中期新石器時代苗子溝遺跡 (紀元前 3550 ～ 3050 年頃; Miaozigou_MN) のもの。 これら 3 つのグループは類似した遺伝的プロファイルを持ち、祖先の約 80% が中原の王溝と小武の楊韶文化遺跡の中期新石器時代の個体 (紀元前 4000 ～ 3000 年頃、YR_MN) に関連する遺伝子プールに由来しています。残りの約 20% は、ロシア極東のデビルズ ゲート洞窟遺跡 (「DevilsCave_EN」) の新石器時代の狩猟採集民に関連する古代北東アジア (ANA) 遺伝子プールからのものです 28,32。 Upper_YR_LN と YR_MN を低地遺伝子プールの代表として取り上げ、qpGraph34 を使用したグラフベースのアプローチを通じて aMMD と Upper_YR_LN/YR_MN の関係をモデル化しました。 YR_MNは、主にANA遺伝子プールに対するaMMDの特別な親和性により、aMMDグループおよび現在のシェルパ/チベット人の主要な起源を模倣することができません(補足表4)。 対照的に、ANA に対してより強い遺伝的親和性を持つ Upper_YR_LN は、最もスコアの高いグラフの主要な遺伝源として一貫して選択されています (図 3)。 高原の初期の大麦農家との地理的および時間的近さとともに、我々の結果は、高原の個体群と高原の北東端にある初期の大麦農家の前身との間の主要な遺伝的つながりを裏付けています。 ただし、この遺伝的つながりは、1494 ～ 1317 年頃の最も初期の aMMD グループですでに確立されていたことに注目します。 高原の最南端にある紀元前 (補足データ 3)。 この日付は、およそ 2000 年代の地球温暖化の始まりと推定されてからわずか約 200 年後です。 紀元前 1650 年、高原の北東端から大麦農家が拡大 8。 これらの発見を説明するには、黄河から高原全体、険しい地形を越えて1800km以上の距離にわたる急速な人口拡大を援用する必要があるだろう。 したがって、低地人との実質的な遺伝的交換は、オオムギの拡大の前に起こったと考えられます。

aMMD グループは、一方のソースとして Upper_YR_LN を使用し、もう一方のソースとしてディープ リネージを使用する双方向混合としてモデル化されます。 ディープ系統の系統発生上の位置は、ユーラシア西部系統と東部ユーラシア系統の間の分岐付近にあると推測されますが、データセットの解像度が限られているため、これ以上の特定はできませんでした。 ここでは、ユーラシア東部深部の源を好むスイラのグラフと、西ユーラシアにも東部ユーラシアの系統にも類似性を示唆する長さゼロの枝を持つルブラックのグラフを示します。 代替トポロジーと深いユーラシア遺伝子フローのないトポロジーを補足図9に示します。Zスコアは、qpGraphプログラムで実装されている5 cMブロックジャックナイフによって計算されます。

彼らの祖先の 80 ～ 92% は Upper_YR_LN に関連する系統に由来していますが (補足表 4)、aMMD と現在のシェルパ/チベット人は、チベット人の独特の遺伝的構成要素を考慮すると予想されるように、Upper_YR_LN の姉妹クレードとして適切にモデル化されていません。デニソワ人関連混合物からの EPAS1 対立遺伝子を含め、低地人とは共有されていない。 むしろ、彼らの祖先の残りの8〜20％は、ユーラシア西部と東部の分岐に近い人口グラフの深い部分に由来しています（図3、補足図9）。 しかし、この起源は旧人類（ゲノム全体の祖先の割合が0.5％未満であるネアンデルタール人やデニソワ人）に由来するものではなく、我々の結果は、深く分岐した東部を含む、以前に示唆されていたチベット系統への遺伝子流入源を否定している13,35,36。シベリア南部の45,000年前のウスチ・イシム個体、中国北部の4万年前のティアンユアン個体、東南アジアのホアビンヒアン/オンゲ関連系統などのユーラシア系統（補足図10）。代わりに、それは初期ユーラシアの遺伝的多様性内のさらに別のサンプリングされていない系統を表しています。 この深いユーラシアの系統は、高原集団の旧石器時代の遺伝的基盤を表す可能性があります。

ヒマラヤ山脈の南向きの斜面には、高度にわたって層化の顕著なパターンを示す多くの民族言語グループが住んでいます。インド・イラン語を話す南アジアの人々が低地を占め、シェルパ/チベット人が高地を占め、そしてさまざまな非チベット系チベット・ビルマ語を話すグループが住んでいます。タマンやグルンなどは中高度範囲を占めています37,38。 ネパールのシェルパ/チベット人は高原（つまり北ルート）からヒマラヤに到着した可能性が高いが39、以前の遺伝子研究では、中高地に住むチベット・ビルマ族の集団は別の南ルートで移動することが示唆されている37。 しかし、非チベット系チベット・ビルマ語を話すグループが相互にどのように関係し、またチベットの系統とどのように関係しているのかは不明のままである。 ここでは、チベット系の中で最も代表的な古代集団であるルブラックを利用して、チベット・ビルマ語を話す集団の遺伝的歴史を調査します。 具体的には、Tsum のネパール チベット人を 1 つの情報源として、Upper_YR_LN/YR_MN をもう 1 つの情報源として使用し、シェルパ/チベット人およびその他のチベット・ビルマ人グループをモデル化します。その一方で、高解像度でチベット系統と低地の祖先を区別するための主要なアウトグループとして Lubrak を使用します。 以前の報告18と一致して、我々は高原とヒマラヤのチベット人集団が遺伝的系統を形成していることを観察した。 まず、マスタング地区とゴルカ地区（アッパームスタン、ヌブリ、ツム）のネパールチベット人は、互いに接縁関係にあり、ソルクンブ地区のシェルパは、祖先の87～92％がツムに代表されるチベット系統に由来している。 (図4;補足表5)。 第二に、ヒマラヤ山脈に比較的近いチベット人（ラサ、シガツェ、山南など）は、祖先の大部分がチベット系（76～86％）に由来しています。 最後に、さらに東または北東にあるチベット族グループは、低地民族の系統からの寄与がはるかに高くなります (21 ～ 58%)。 放射性炭素による年代測定から、aMMD と Upper_YR_LN で表されるこの斜面の 2 つの極は、およそ 10 年前にはすでに存在していたことがわかっています。 紀元前 1420 年、現在の斜面を形成した 2 つの極の間の混合プロセスは、その後に起こった可能性があります。 いつクラインが形成され始めたのか、そしてそれが高原全体で時間の経過とともにどのように発展したのかを理解するには、高原における追加の考古学的研究が必要です。

qpAdm を使用して、Tsum 地域 (「Tsum」) と Upper_YR_LN のネパール チベット人を 2 つのソースとして使用して、チベット ビルマ人グループをモデル化します。 高原のチベット人およびヒマラヤ山脈に近いチベット人は、祖先の大部分がチベット系統に由来しているのに対し、さらに東にあるチベット・ビルマ人グループは、祖先のかなりの割合が低地系統に由来しています。 番号付きの円/長方形は qpAdm からの点推定値を表し、太い垂直セグメントと細い垂直セグメントは、それぞれ 5 cM ブロック ジャックナイフによって推定された ±1 および ±2 の標準誤差測定値 (SEM) を表します。

非チベット系チベット・ビルマ人集団に関しては、高原周回ルートに沿ったそれらの間の遺伝的つながりを推測します（図5）。 ナシ族とイ族のある高原の南東端から始めて時計回りに南西に向かって結果を説明します（図5）。 まず、中国南西部のナシ族とイー族は、YR_MNの遺伝的プロファイルによく似ていますが、Upper_YR_LNの遺伝的プロファイルとは異なります（補足図11）。 qpAdmを使用して、チベット系統からの寄与を必要としないYR_MNの姉妹クレードとしてナシ族/イ族をモデル化します(補足表5)。 Upper_YR_LN をプロキシとして使用するモデルは、Upper_YR_MN から 1 より大きい祖先係数を返すため失敗します。 インド北東部のナガ族は、68〜78％のYR_MN/ナシ族/イー族と22〜32％のチベット系統の混合としてモデル化されています（図5、補足表5〜6）。 最後に、ヒマラヤ山脈南部の中標高地域に生息するタマン族とグルン族は、チベット系の祖先のレベルがさらに高く（60～63％）、南アジア系の流入（9～19％）を持っています。 YR_MN 様の祖先 (補足表 7)。 YR_MN の代わりに Naxi/Yi/Naga をソースとして使用するモデルも適合します (補足表 7)。 この同じ 3 者混合モデル、チベット系統 + YR_MN/ナーガ + 南アジア人も、以前に発表された 16 のブータン ヒマラヤ グループに適切に適合します24。ただし、YR_MN/ナーガからの寄与度は不均一です (21 ～ 47% YR_MN または 32 ～ 75%)。ナガ族）とチベットの系統（20〜82％;補足図12;補足データ9）。 全体として、南アジアの貢献は小さいですが、多くのブータン人グループにとって無視できるものではなく、その範囲は 0% から 7% です。 興味深いことに、実質的な南アジア系の祖先を持つネパールの集団（例：バラム、チャンティアル、チェパン、グルン）では、南インドの部族グループ（例：プーリヤル）の方が、北インドのグループよりも南アジアの祖先をよく表しています（補足データ9）。 これらの結果は、ヒマラヤ山脈におけるチベットとビルマ人集団の複雑さと多層的な混合の歴史を浮き彫りにしています。

高原とヒマラヤのチベット人集団は遺伝的系統を形成しており、その二極は現在のネパールのチベット人（およびaMMD）とUpper_YR_LN（「チベット系統」）に代表されます。 非チベット系チベット・ビルマ系クラインは、高原周回ルートに沿った混合を反映しており、ナシ族、イー族、ナガ族、タマン族、グルン族などの中高地の人口が含まれています。 ナシ族とイー族はチベットのクラインの一部、つまりTsum+Upper_YR_LNとしてモデル化することはできません。 代わりに、YR_MN だけでそれらを適切にモデル化できます。 非チベット人のチベット・ビルマ語話者はチベッ​​ト系統（ネパールのチベット人ツムに代表される）からの寄与が高く、極西部の中高地に住むタマン族とグルン族にはさらに南アジアからの流入がある。 四角は、祖先モデル (丸) で使用されるソース集団を示します。

我々の以前の研究では、EPAS1遺伝子のポジティブに選択されたSNPの派生対立遺伝子が後期のサムゾン個体でのみ観察され、高齢のチョホパニ個体とメブラク個体では観察されなかったと報告した21。 新しい aMMD ゲノムを含め、チョホパニとスイラの個体では EPAS1 ハプロタイプ ブロックの派生対立遺伝子はまだ検出されていませんが、他の 5 つの部位 (25 ～ 58%) では中程度の頻度でそれらが観察されています。 興味深いことに、古代のサンプル全体における派生対立遺伝子頻度は現在のチベット人（75％）よりも低く、最近でもこれらの対立遺伝子に選択が依然として作用していたことを示しています（補足図13;補足表8、9）。 また、我々は、EGLN1 遺伝子の 2 つの適応的非同義対立遺伝子、すなわち東アジア人に共通する rs12097901 と、事実上チベット人に固有の rs186996510 における頻度変化の調査を試みました 16,40。 残念ながら、捕獲条件が不利なため、これら 2 つの SNP のカバー範囲は制限されます。 それにもかかわらず、ショットガンシーケンスからの読み取りは、aMMDサンプルのEGLN1遺伝子にわたるゲノムウィンドウ内の派生対立遺伝子の頻度が現在のチベット人集団の頻度と類似していることを示唆しています（補足表8）。 この発見が、EGLN1 対立遺伝子の選択が aMMD サンプルの対象期間に及ばなかったことを示しているのか、それとも単に配列データの希薄さによるものなのかは不明です。

次に、この研究と以前の研究18でショットガンシーケンスされた18人の個人を利用して、ウィンドウベースのf3統計41を使用してゲノム全体の選択スキャンを実行しました（図6;補足表10）。 この方法は、アウトグループとして漢民族を使用して、古代と現在のチベット人の対立遺伝子頻度の違いを定量化し、したがって、aMMD標本の時代以来の現代のチベット人のポジティブセレクションを検出することを目的としています。 17 人の古代個体 (血縁関係により 1 個体を除く) を組み合わせると、EPAS1 遺伝子と重なるゲノム ウィンドウが最も強いシグナルを示し、この遺伝子座での継続的なポジティブ選択が裏付けられます。 EGLN1 遺伝子と重なるゲノム ウィンドウは 2 番目に強いシグナルを示します。 興味深いことに、これらのウィンドウでの f3 統計の上昇は、aMMD ですでに高頻度に達していた非同義 SNP rs12097901 と rs186996510 によって引き起こされているのではなく、aMMD と漢民族の両方に共通しているが、現在のチベット人にはまれな SNP によって引き起こされています (補足データ 10)。 次に、この選択スキャン (Z スコアしきい値 4 を使用) で見つかったシグナルと、現在の集団データのみを使用して特定された以前のシグナル セット (ゲノム全体の上位 0.1% PBS 値) との間の重複を調べました 23。 重複するシグナルのうち 3 つを除くすべては、EPAS1 および EGLN1 遺伝子座の強力なサインによって寄与されているようです (補足データ 11)。 残りの 3 つの領域のうち、2 つは低酸素に対する応答の十分に確立された候補ではない PET112 および MCL1 遺伝子にまたがっており、1 つは血管新生に関与し、赤血球の形質の制御に関与している AKT3 遺伝子を含んでいます。候補遺伝子研究における42。

ウィンドウ サイズ 500 kb、ステップ サイズ 10 kb のスライディング ウィンドウ アプローチを使用して、f3 (チベット人、aMMD、ハン) を計算しました。 各ウィンドウの Z スコアは、リサンプリング アプローチを使用して計算されました (「方法」を参照)。 EPAS1 遺伝子と EGLN1 遺伝子にまたがるウィンドウには、上位 2 つのシグナルが含まれています。

この研究では、38人の古代ヒマラヤ人の遺伝的プロフィールを分析し、高地の東アジア人（チベット人やシェルパ人など）に今日見られる祖先が、紀元前1494年から1317年までにすでに低地人と明確に分岐していたことを示した。 これは、チベットの遺伝子プールに関する最も初期の証拠を、チョホパニ21に関する以前の報告から少なくとも500年遅らせることになる。 これらの初期のゲノムを活用して、私たちはチベット高原とその周辺地域のチベット人とその親戚の遺伝史の重要な特徴を明らかにします。 私たちは、チベットの系統が 2 つの遺伝的祖先の起源の混合としてうまくモデル化されていることを発見しました。 1 つは、現代のチベットの祖先の最大 20% を占める、古代のこれまで特徴づけられていなかった旧石器時代の基層であり、もう 1 つは、チベットに住む低地人に関連しています。新石器時代後期の高原の北東縁。 旧石器時代の基層は、これまでに研究された現生集団の中でチベット人の遺伝子プールにのみ寄与しているようです。

現代のチベット人および非チベット人のチベット・ビルマ語話者の広範なモデル化により、彼らの遺伝的歴史を説明するために 2 つの遺伝的傾向が特定されます。 これらの斜面はおそらく、ヒマラヤにおける多様なチベット・ビルマ語の分布に反映されている、人口分散の 2 つの異なるルートを反映していると考えられます。1 つは高原の北東縁からヒマラヤまで高原を横切るルート (「北」ルート)、もう 1 つはヒマラヤ山脈に沿ったルートです。高原の周縁とヒマラヤ山脈の南縁（「南」ルート）（図5）。 我々は、北方斜面に沿ったチベット人集団の正式な混合モデリングを提供し、この斜面に関する以前の報告を裏付けています18,43。 ヒマラヤ山脈の南斜面に沿った現在のチベット・ビルマ語話者の遺伝的、文化的、言語的多様性は、後期新石器時代以降に分離した後、これら 2 つのルートを介して到着した古代集団の合流を反映しています。

チベット人の遺伝的プロフィールの独特の特徴は長い間研究者を困惑させており、3000年未満前に漢民族から分かれた姉妹クレードを代表するチベット人から漢民族から分岐したチベット人に至るまで、大きく異なっており、しばしば互換性のない人口史モデルを導き出している。 9000年以上前の旧石器時代のシベリア人（ウスチ・イシム人）、あるいは未知の古人のヒト族からの遺伝子流入を持つ、関連系統。 さらに、これらの以前のモデルは互いに矛盾しており、現在のチベット人と漢民族のデータのみに基づいて開発されており、両方の人口が中国の2つの主要な系統の祖先である古代集団を代表しているという過度に単純化された仮定を受け入れていました。 -チベット語族、すなわち、それぞれチベット・ビルマ語とシニ語。 ここでは、提案された人口統計モデルの直接テストを実行するために、現代の集団よりもモデル化されている系統をよく表す、主要な期間と地理的場所からの古代のゲノムを利用しました。

私たちの研究では、現在のチベット人の祖先が少なくとも約100年前からヒマラヤに存在していたことを示しています。 紀元前 1420 年、人類が継続的に存在したことを示す最も初期の直接的な証拠が、スイラやルブラックなどの aMMD 遺跡で発見されました。 さらに、紀元前 2300 ～ 1800 年頃 (Upper_YR_LN) の高原の北東縁に沿って生息していた初期ヒマラヤ集団と後期新石器時代集団との密接な関係が確認されました。 甘粛省・青海地域の新石器時代のグループには、後に高原に拡大した人々の祖先集団が含まれている可能性があります。 ただし、拡張の正確なタイミングは明らかではありません。 大麦栽培はアワよりも高原の冷涼で乾燥した気候に適しており、新石器時代の高原への拡大を可能にしたと長い間議論されてきた。 私たちの結果は、表向きは、大麦による高原への拡大という長年の仮説に一致しているかもしれません。 紀元前 1650 年、わずか約 200 年の間に青海省からヒマラヤ山脈までこのような大規模なデミックの拡散があったことは、高原と甘粛省・青海地域の間の古代の遺伝的つながりの唯一の説明になる可能性は低いです。 我々は、高原集団と低地集団の間の遺伝的つながりがはるか以前に形成され、したがって西ユーラシア起源のオオムギやその他の家畜化された動植物の導入とは関係がなかった可能性があるという代替シナリオを提案します。 チベット東部のカルー遺跡（紀元前 5,000 ～ 3,000 年頃）とラサ近郊のクゴン遺跡（紀元前 3,800 ～ 3,000 年頃）は先住民の考古学的伝統を示しており、Qijia2 のものとは異なる集合構成と陶器のモチーフを持っています。 さらに、ゾンリ遺跡 (紀元前 2600 ～ 2000 年頃) からの証拠は、大麦の導入と推定されるよりもずっと以前に、高原の狩猟採集民が低地民とアワを交換していたことを示唆しています 44。 Upper_YR_LN に EGLN1 選択サインが存在しないことと、紀元前 8000 年頃と推定される EGLN1 選択的スイープの日付を組み合わせると、この 2 つの集団は甘粛省・青海省にオオムギが到着するずっと前にすでに分裂していた可能性があることが示唆されます。 大麦は、甘粛省・青海省ではすでに 19 年頃からマイナー作物として栽培されていました。 紀元前 2000 年であり、紀元前 1650 年以前の大麦による拡大の可能性が残されていますが、そのようなシナリオを裏付ける考古学的証拠は不足しています。 私たちは、現在のデータが大麦仮説を完全に否定できないことを認めます。 したがって、私たちはそれを直接テストするために、紀元前 1650 年より古い高原からの古代ゲノムの検索を呼びかけます。

最後に、私たちの研究は、高地東アジア人の遺伝子プールの形成における自然選択の長期的な影響を示しています。 注目すべきことに、aMMDサンプルと現在のチベット人にわたる期間にわたるEPAS1対立遺伝子頻度の増加は、このデニソワ人由来の遺伝的変異に対するポジティブセレクションのゆっくりではあるが着実な作用を浮き彫りにしている。 チベット高原全域の追加の古代ゲノムに関する今後の研究により、2つのチベットの特徴的な遺伝子であるEGLN1とEPAS1の進化の歴史の包括的な理解につながるとともに、研究によって示唆された適応の多遺伝子の特徴をさらに調査することができるでしょう。現在のゲノムの構造23．

この原稿で報告されたすべての標本は、2007 年から現在まで、ネパール政府考古学局 (DoA) の権限の下、スカイ ドア財団ネパール/米国への許可を介して共著者の MA に輸出されました。 現地での考古学サンプルのサンプリングは、リルヒ、ルブラック、スイラ、キャン、サムゾンの DoA の現場代表者によって監督されました。 村開発委員会の代表者や子孫コミュニティの他のメンバーは、リルヒ、ルブラック、スイラ、サムゾンでの考古学資料の現地サンプリングに参加しました。 出席者には輸出用に採取された資料が見せられましたが、異議は示されませんでした。 カピルヴァストゥ博物館からの資料のサンプリングは、地元スタッフと DoA の代表者によって監督されました。 メブラク遺跡の物質のサンプリングはカトマンズの DoA で監督されました。 破壊分析と遺伝子調査の承認は、許可および輸出プロセスの一環として DoA によって提供されました。 子孫コミュニティへの働きかけには以下が含まれる： (1) サムゾン、チュクサン（リルヒの場合）、ルブラック（村のボン寺院に保管され入手可能な資料）、およびスイラ（寺院に保管されている資料）の村での出土資料の地元のキュレーションと管理。ギリンの仏教僧院）地域の指導者の保護下。 (2) サムゾンとリルヒから出土した資料を展示するために、サムゾンとチュクサンに小さな博物館が設立されました。 (3) 考古学科学の手法について説明し、サムゾン遺跡を特集した塗り絵が CW らによって開発されました。 ギリンコミュニティメンバーのナワン・ツェリン・グルンとツェリン・ドルジェ・グルンによってネパール語とチベット語に翻訳され、地元コミュニティに提供されています。 これらはオンライン https://doi.org/10.17617/2.3367799 (ネパール語) および https://doi.org/10.17617/2.3367804 (チベット語) で見つけることができ、無料で配布されています。 (4) 必要な報告書がすべて DoA に提出されている。 スカイ・ドア財団/ネパールは、ジョムソンとロー・マンタンの中等学校やアッパー・マスタングの大きな村に提供される主要プロジェクトの成果の短い要約（ネパール語、おそらくチベット語）の発行を準備中です。

チョホパニの元の堆積状況は、マイクロ水力パイプラインの設置によって破壊されました。 データの復元は、洞窟群内で発見されたか、洞窟から下流で発見された遺物と人骨の収集に限定されていました46。 スイラ遺跡は、道路工事によって洞窟が損傷した後、2018 年に発見されました。 地元の村人たちは暴露された物質を収集し、ギリンの修道院複合施設に運びました。 これらの資料は、現場の破壊直後に私たちの調査員に見せられました。 これらは DoA の代表者の監督の下で写真撮影され、サンプルが採取されました。 発掘は不可能でした。 ルブラック遺跡の考古学的資料は、同名の村の川岸の浸食を受けて 2018 年に発見されました。 村人たちは修道院に運ばれた資料を救出しました。 私たちの調査チームは、資料が回収された墓の地図を作成して写真を撮り、墓の内容を文書化しました。 人間の遺体のサンプルは、DoA の代表者の監督の下で採取されました。 墓はそのまま残されていますが、それ以上のデータ復元は行われていません。 リルヒ遺跡は、2016 年の考古学調査中に発見されました。この遺跡は過去に略奪されており、洞窟に入るといくつかの文化資料が発見されました。 略奪者の穴の輪郭は清掃され、描かれ、その過程で追加の文化資料のサンプルが輪郭から発見されました。 メブラク 63 は、ネパールとドイツのチームによって徹底的に発掘され、文書化されました47。 人間の遺体を含む有機物の保存状態は良好でした。 敷地内部の大部分は深さ40センチの鳥グアノの層で覆われており、慎重に除去された。 墓の中の遺骨の多くは、最近亡くなった人を墓に追加するために繰り返し訪問されたことによって混合されました。 合計 8 つのパリンプセスト レベルがマッピングされ、手作業で慎重に発掘されました。 マトリックスはスクリーニングされませんでした。 背景は線画と写真で広範囲に文書化されました。 過去に略奪されたキャンの遺跡は、初めて写真で記録された。 堆積物の上に1メートルのグリッドを置き、人骨、木材、その他の有機材料を含む表面材料をグリッド単位で袋詰めしました。 掘削は 10 cm の任意のレベルを使用して進められました。 2 つのレベルが記録され、堆積物は岩盤まで掘削されました。 土壌マトリックスは、細かいメッシュを使用してふるい分けされました。 遺物やその他の遺跡の大部分は地表から回収されました。 任意のレベルのいずれかで見つかったものはほとんどありません48。 サムゾン遺跡 48,49 は、断崖絶壁に掘削された 10 個の洞窟で構成されており、おそらく竪穴墓と考えられます。 地震活動により墓は崩壊し、元の堆積物がかき混ぜられ、上から土や岩と混ざりました。 洞窟の内部は一般に非常に浅かった。 それぞれが写真で記録され、表面に見える物質が収集されて袋詰めされました。 堆積物の混合的な性質のため、発掘は層序レベルで行われませんでした。 発掘はすべて手作業で行われ、見つかった大きな遺物は発見されたとおりに袋に詰められました。 洞窟の基質は細かいメッシュで遮蔽されていました。 これにより、金属片、動物や人間の骨の破片、木材、多数のガラスビーズなどの小さな遺物の発見が強化されました。

この研究では、15 個のサンプルの加速器質量分析 (AMS) 14C 年代測定が新たに報告されました (補足データ 3): スイラ (n = 1)、ルブラック (n = 1)、リルヒ (n = 2)、メブラック (n = 2) 、キャン（n = 2）、サムゾン（n = 7）。 スイラ、ルブラック、リルヒの場合、ゲノム研究に使用された人間の歯は、カリフォルニア大学アーバイン校の WM Keck Carbon Cycle AMS 施設 (研究室コード UCIAMS) で直接年代測定されました。 メブラク、キャン、サムゾンの場合、未炭化の木材または動物の歯の標本は、カート・エンゲルホルン・ツェントラム考古学センター (研究室コード MAMS) で年代測定されました。 すべての 14C の日付は、オンライン バージョンの Calib 8.2 (http://calib.org/calib/calib.html) の北半球校正曲線を使用して校正されました (補足データ 3)。

合計 54 本の適切な歯と 1 つの岩石骨 (U2 から) が、MMD 地域の 7 つの遺跡から分析のために選択されました: スイラ (n = 2; 紀元前 1494 ～ 1317 年)、ルブラック (n = 2; 紀元前 1269 ～ 1123 年) 、チョホパニ (n = 3; 紀元前 801 ～ 770 年)、リルヒ (n = 6; 紀元前 805 ～ 767 年)、キャン (n = 11; 紀元前 695 ～ 206 年)、メブラック (n = 10; 紀元前 500 ～ 紀元 1)、および Samdzong (n = 20; CE 450 ～ 650) (補足データ 1 ～ 3)。 サンプルは、チョホパニ (n = 1)、メクブラク (n = 3)、およびサムゾン (n = 4) の 8 人の個人から以前に公開された全ゲノム データを増強するために選択されました21。 しかし、場合によっては、人間の遺体の生物撹乱や動物相の撹乱により、骨格や歯の材料を個別の個体に明確に割り当てることが困難になりました。 このため、62 個の aMMD 骨格材料すべてからのデータが再分析され、そのうち 55 個は遺伝的関連性検査を実行できるほど十分に保存されており、その結果、42 人の異なる個人が特定され、そのうち 34 人がこの研究には初めてでした（補足図 14）。 ; 補足データ 4)。 この研究で分析された3本の歯は、以前に発表された2人の個人（M63とS10）に由来すると判明しました21。

すべてのサンプルの古代 DNA (aDNA) の処理は、オクラホマ大学 (OU) およびマックス プランク人類史科学研究所 (MPI-SHH) の専用の aDNA 施設で実行されました。 両研究所は HEPA フィルター付き aDNA クリーンルーム (ISO7 以上の評価) を運用しており、さらに DNA 操作は専用の層流フード内で行われました。 クリーンルームの研究室へのアクセスとワークフローは制限されており、すべての職員が個人用保護具 (全身タイベック スーツ、手袋、マスク、ゴーグル/フェイス シールドで構成される) を着用しています。 すべての表面は定期的に希薄漂白剤 (NaOCl) 溶液で滅菌され、毎日 UV 照射され、すべての PCR および PCR 後の活動は別の実験施設で行われます。 Chokhopani、Rhirhi、Kyang、Mebrak、Samdzong (n = 50) からの新しいサンプルの DNA 抽出が OU で行われました。 簡単に説明すると、歯の表面を 2% NaOCl で拭き、続いて機械的研磨と UV 照射を行って表面の汚染物質を除去しました。 歯の象牙質 (100 mg) を粗粉末に粉砕し、0.45 M EDTA および 0.25 mg/mL プロテイナーゼ K の 1 mL 溶液で消化しました。公表されているプロトコル 50 に従い、Qiagen MinElute/Zymo リザーバー装置を使用して DNA を精製および濃縮しました。 簡単に説明すると、13 mL の PB バッファーをリザーバー装置内で DNA 上清と混合し、遠心分離して DNA をシリカカラム膜に結合させました。 カラムをPE緩衝液で2回洗浄し、続いて乾燥遠心した。 精製したDNAを60μLのEB緩衝液を用いてカラムから溶出した。

スイラとルブラックからのサンプル (n = 4) の DNA 抽出は、若干の変更を加えた同様の方法を使用して MPI-SHH で実行されました。 サンプリングは前述のプロトコルに従いました51。 簡単に説明すると、歯を機械的に洗浄し、UV 照射して表面の汚染を除去しました。 歯を切断し、機械ドリルを使用して内側の歯髄腔から象牙質粉末を採取しました。 DNA 抽出は前述のように実行されました 52。 簡単に説明すると、象牙質粉末 (50 mg) を 0.45 M EDTA および 0.25 mg/mL プロテイナーゼ K の 1 mL 溶液で消化しました。Roche High Pure Viral Nucleic Acid キットを使用して DNA を精製および濃縮しました。 簡単に説明すると、10 mL の結合バッファー (5 M GuHCl、40% イソプロパノール) および 400 μL の 3 M 酢酸ナトリウムを High Pure Extender Assembly 内の DNA 上清と混合し、遠心分離して DNA をシリカカラム膜に結合させました。 カラムをドライスピンし、洗浄緩衝液（エタノール中２０ｍＭ ＮａＣｌ、２ｍＭ Ｔｒｉｓ－ＨＣＬ）で２回洗浄し、次いで再びドライスピンした。 精製したDNAを100μLのTET緩衝液(10mM Tris、0.1mM EDTA、0.05% Tween 20)中でカラムから溶出した。

保存のためにスクリーニングするために、前述したように、OU で NEBNext DNA Library Prep Master キットを使用し、平滑末端プロトコルを使用して、Chokhopani、Rhirhi、Kyang、Mebrak、および Samdzong サンプル DNA 抽出物を二本鎖、二重インデックス付きイルミナ ライブラリーに構築しました21。 。 簡単に説明すると、NEB 末端修復ミックス (T4 ポリメラーゼおよび T4 PNK を含む) を使用して DNA 末端を修復し、その後 Qiagen MinElute 精製しました。 Quick T4 リガーゼを使用して Illumina 互換 P5 (IS1+IS3) および P7 (IS2+IS3) アダプター ミックス 53 を添加し、続いて Qiagen MinElute 精製を行いました。 Bst DNA ポリメラーゼを使用してアダプター フィルイン反応を実行し、続いて熱不活化を行いました。 ライブラリー濃度を決定するための qPCR に続いて、P5 および P7 インデックスプライマー 53、54 および KAPA HiFi+Uracil HotStart 酵素を使用した 3 回の PCR 増幅によってライブラリーの完成を実行し、続いて Qiagen QiaQuick DNA 精製を行いました。 合計 49/50 の抽出物がライブラリに組み込まれることに成功し、シカゴ大学で Illumina HiSeq 4000 を使用して 2 × 75 bp 化学反応を使用して配列決定され、保存についてスクリーニングされました。

スイラとルブラック (プロジェクトの後半で利用可能になった) からのサンプルをスクリーニングするために、MPI-SHH で DNA 抽出物を二本鎖 (ルブラックの場合) または一本鎖 (スイラの場合) の二重インデックス付きイルミナ ライブラリーに構築しました。公開されているプロトコル 55、56、57 に記載されているように、同様のプロトコルに従いますが、わずかに変更を加えています。 簡単に説明すると、二本鎖ライブラリーの場合、末端修復ミックス (T4 ポリメラーゼおよび T4 PNK を含む) を使用して DNA 末端修復を行った後、Qiagen MinElute 精製を行いました。 Quick T4 リガーゼを使用して Illumina 互換 P5 (IS1+IS3) および P7 (IS2+IS3) アダプター ミックス 58 を添加し、続いて Qiagen MinElute 精製を行いました。 Bst DNA ポリメラーゼを使用してアダプター フィルイン反応を実行し、続いて熱不活化を行いました。 ライブラリー濃度を決定するための qPCR に続いて、P5 および P7 インデックスプライマーおよび Pfu Turbo Cx HotStart DNA ポリメラーゼを使用した PCR 増幅、その後の Qiagen MinElute DNA 精製によってライブラリーの完成 56 を実行しました。 次に、インデックス付きライブラリーを Herculase II Fusion 酵素 59 を使用して再増幅し、Qiagen MinElute を使用して配列決定するために精製およびプールしました。

一本鎖ライブラリーの場合、DNA を脱リン酸化して熱変性した後、T4 リガーゼを使用して最初のアダプター (CL78/TL137) を DNA にライゲーションしました。 Dynabeads MyOne Streptavidin C1 磁気ビーズをライブラリに結合し、BWT-SDS 溶液 (0.1 M NaCl、0.01 M Tris-HCl、0.001 M EDTA、0.05% Tween 20、0.5% SDS) で洗浄し、ストリンジェントな洗浄バッファーでインキュベートしました。 ライブラリーをBWT溶液(0.1M NaCl、0.01M Tris-HCl、0.001M EDTA、0.05% Tween 20)で洗浄し、伸長プライマーCL130、続いてKlenowフラグメントとともにインキュベートした。 ライブラリーをBWT-SDS溶液で洗浄し、ストリンジェントな洗浄緩衝液(0.015M NaCl、1.5mMクエン酸三ナトリウム、0.1% SDS)中でインキュベートした。 ライブラリーを BWT 溶液で洗浄し、次に T4 リガーゼとインキュベートして 2 番目のアダプター (CL53/CL73) を連結しました。 ライブラリーをBWT-SDS溶液で洗浄し、ストリンジェントな洗浄緩衝液中でインキュベートした。 ライブラリーをBWT溶液で洗浄し、TT緩衝液(10mM Tris、0.05% Tween 20)中で95℃でインキュベートして、ビーズからDNAを遊離させた。 qPCR を使用してライブラリー濃度を決定した後、P5 および P7 インデックスプライマーおよび Pfu Turbo Cx HotStart DNA ポリメラーゼを使用した PCR 増幅によってライブラリーにインデックスを付け 56、続いて Qiagen MinElute DNA 精製を行いました。 次に、Herculase II Fusion 酵素を使用してインデックス付きライブラリーを再増幅 59 し、Qiagen MinElute を使用して配列決定するために精製およびプールしました。 合計 4/4 の抽出物がライブラリに正常に構築され、Illumina HiSeq 4000 上の MPI-SHH で 1 × 75 bp 化学反応を使用して配列決定されました。

全体として、新しい 54 サンプルのうち 47 サンプルで、さらなる分析のためのスクリーニングで十分な内因性 DNA (>0.1%) が得られました。 これらのうち、25 サンプル (21 人) が、機能的に重要な手動で選択された 50 K の標的部位 (「50K」、下記のアッセイ設計の説明を参照) に一致するオリゴヌクレオチド プローブを使用したカスタム溶液内捕捉用に選択されました。 サンプルセット全体にわたって祖先分析のための祖先情報マーカーをゲノム全体に十分にカバーすることを保証するために、保存状態の良い 47 サンプルすべてで約 120 万個の有益な核 SNP (「1240K」) 22,60 の溶液内捕捉を実行しました。 ただし、OU で最初に処理された 43 サンプルのライブラリの複雑さを改善するために、最初に、Lubrak サンプルについて説明した方法を使用して、MPI-SHH でこれらのサンプル用の新しい二本鎖、二重インデックス付きライブラリを生成しました。 1240K キャプチャを 47 サンプルすべてに適用し、キャプチャされた SNP または枯渇したライブラリの複雑性が十分にカバーされるまで、1 × 75 化学反応を使用する Illumina HiSeq 4000 および 2 × 75 bp 化学反応を使用する Illumina NextSeq 500 でシーケンスしました (補足データ 1)。 ）。 品質管理基準を満たさなかった 3 つのサンプル (カバー率が低い場合は C2、ミトコンドリア汚染がそれぞれ 4% と 9% の場合は M3490 と U2) を除去した後、44/47 サンプル (33 人) が分析に含まれました。 最後に、全ゲノムディープシーケンシング (WGS) のために 15 サンプル (13 人) が選択されました。 これらのサンプルのうち 7 つは、Macrogen, Inc. で 2 × 75 bp 化学反応を備えた Illumina HiSeq X10 を使用してシーケンスされ、9 個（シカゴ大学のサンプルと重複する 1 つのサンプルを含む）は、MPI-SHH で 1 × 75 bp の化学反応を備えた Illumina HiSeq4000 を使用してシーケンスされました。 × 75 bp 化学 (補足データ 1); MPI-SHH で配列決定された WGS サンプルは、UDG-half 処理を受けました 61。 これらのデータは、その後の分析のために、以前に公開された 7 つの詳細に配列決定された aMMD ゲノム (C1、M63、M344、S10、S35、S40、および S41 の個人。PCA で外れ値に位置する M240 を除く) と結合され、合計 20 の個人が得られました。全ゲノムを 0.1 ～ 6.6 倍の深さまで配列します。 合計で、ゲノム全体 (「1240K」) の祖先データが 33 人の個人に対して生成され、機能的 SNP (「50K」) データが 21 人の個人に対して生成され、全ゲノム データが合計 20 人の個人に対して分析され、結果として 38 人の個人が得られました。最終的なデータセット（これには、この研究と以前の研究の個人が含まれます21）。

1240K パネル SNP の濃縮は、前述のプロトコルに従って MPI-SHH で実行されました 22。 各捕捉では 1 ～ 2 μg の量を使用しました。 簡単に説明すると、DNA ライブラリーを約 200 ～ 400 ng/μL に希釈し、ブロッキング オリゴ (ヒト Cot01 DNA、サケ精子 DNA、P5、P7) と混合しました。 ライブラリープールを95℃で5分間、続いて37℃で10分間変性し、ハイブリダイゼーションバッファーとビオチン化DNAプローブで事前に準備した96ウェルプレートに加えました。 ハイブリダイゼーションは 65 °C で 24 時間行われ、その後ビオチン化プローブが Dynabeads MyOne Streptavidin T1 ビーズに固定化されました。 HWT バッファーを使用した 3 回の高温洗浄によって未結合の DNA を除去し、続いて融解溶液中でインキュベートして DNA ライブラリーを解放しました。 DNA ライブラリーの上清を新しいプレートに移し、SeraMag Speedbeads に結合させました。 ビーズ溶液をエタノールで繰り返し洗浄し、乾燥させた。 ビーズを TT バッファーに再懸濁して DNA を放出し、ビーズをペレット化した後、ライブラリーを含む上清を収集しました。 濃縮されたライブラリーの qPCR 定量後、Herculase II Fusion を使用してライブラリーを PCR 増幅しました。 使用した熱プロファイルは、95℃で2分間の初期変性、95℃で30秒間、60℃で30秒間および72℃で30秒間の30サイクル、および72℃で5分間の最終伸長であった。 C. 捕捉後のライブラリを SPRI ビーズを使用して精製し、NanoDrop (ThermoFisher) を使用して定量しました。 ヘテロ二重鎖を除去するための再調整アッセイを使用して、100 ng の捕捉後ライブラリーのアリコートを再増幅しました。 使用した熱プロファイルは、95 °C で 2 分間、58 °C で 2 分間、および 72 °C で 5 分間の 1 サイクルでした。 得られたライブラリーのアリコートを等モル量でプールし、Qiagen MinEluteで精製した。 ライブラリープール濃度は、シーケンス前に NanoDrop および TapeStation (Agilent) を使用して測定しました。

機能的 SNP (「50K」) の濃縮は、MYBaits (Arbor Biosciences) によって生成されたカスタム ビオチン化 RNA プローブを使用してシカゴ大学で実施されました。 キャプチャはメーカーの推奨に従って実行されました。 各キャプチャには 200 ng の DNA が使用されました。 ハイブリダイゼーションは 55 °C で 48 時間行われ、その後ビオチン化プローブが Dynabeads MyOne Streptavidin C1 ビーズに固定化されました。 Kapa HiFi HotStart を使用した PCR 増幅の前に、製造元の指示に従って未結合の DNA を洗い流しました。 ビーズに結合した DNA を直接使用しました。 使用した熱プロファイルは、98℃で2分間の初期変性、98℃で20秒間、60℃で30秒間および72℃で30秒間の14サイクル、および72℃で5分間の最終伸長であった。 C. 次いで、捕捉後のライブラリを、製造業者の指示に従って２０μｌのＥＢ緩衝液中に溶出するＭｉｎＥｌｕｔｅ（Ｑｉａｇｅｎ）を介して精製した。 濃縮されたライブラリーのフラグメント長分布は BioAnalyzer (Agilent) を使用して調査され、濃度は Qubit (Invitrogen) を使用してチェックされ、シーケンス用に等モル量のサンプルをプールできるようになりました。 サンプルは、2×100 bpの化学反応を使用して、Illumina HiSeq 4000装置のレーン上で6つのバッチで配列決定されました。

Illumina アダプター配列は、AdapterRemoval v2.2.062 を使用してトリミングされ、PCR 重複は DeDup v0.12.263 を使用して除去されました。 BWA v0.7.1264 を使用して、リードをデコイ配列 (hs37d5) を使用してヒト参照ゲノムにマッピングしました。 すべてのサンプルについて、Schumutzi パッケージを使用してミトコンドリア汚染を推定しました。 全ゲノム配列決定されたおよび/または1240Kで捕獲された男性個体については、ANGSD汚染モジュール65を使用して、X染色体の一倍性を利用して汚染を推定しました。 全ゲノム配列決定されたライブラリーや 1240K ライブラリーで、ミトコンドリアまたは核 (男性のみ) の汚染が 5% を超えると推定されたものはありません (補足データ 1)。

古代男性個体の Y ハプロタイプ分岐を決定するために、Y 染色体上の SNP を分析しました。 参考として、https://isogg.org/tree (バージョン: 13.238、2018) のマーカーを使用しました。 さらに、Wang et al. によって定義された洗練された Y ハプログループ O SNP を統合しました。 201827。私たちは、データセット内の各古代男性におけるこの SNP セットの祖先および派生リードをスクリーニングしました。 ハプロタイプのコールは、カバレッジと誤差の推定値を考慮した、ハプログループ ブランチごとの祖先および派生リード数の手動検査に基づいていました。 ハプログループの命名規則は変更される可能性があるため、定義された SNP での派生状態を保持するという観点からハプログループに注釈を付けます。 ミトコンドリアのハプログループを決定するために、まず品質閾値 10 で Schmutzi パッケージの log2fasta スクリプトを使用してコンセンサス配列を決定しました。次に、Haplogrep v266 を使用して各コンセンサス配列にハプログループを割り当てました。

ジェノタイピングにおける死後損傷の影響を軽減するために、BamUtil v1.0.1467 の bam モジュールを使用してリードの両端から 5 bps をトリミングしました。 1240K SNP については、「-R」および「-B」フラグを指定した samtools68 mpileup v1.9 を使用して、ライブラリごとにパイルアップを作成しました。 次に、「擬似半数体」遺伝子型を呼び出すために、ライブラリごとに高品質のリード (Phred スケールのマッピング品質スコア 30 以上) から単一の高品質の塩基 (Phred スケールの塩基品質スコア 30 以上) をランダムに抽出しました。 、sequenceTools v1.4.0.5 (https://github.com/stschiff/sequenceTools) の pileupCaller プログラムを使用します。 スイラの個体については、「--singleStrandMode」フラグを指定して pileupCaller を実行しました。これにより、C/T SNP についてはネガティブ鎖読み取りのみから、G/A SNP についてはポジティブ鎖読み取りのみからランダムにサンプルが採取されました。 次に、ライブラリのすべてのペアについて擬似半数体遺伝子型のペアワイズ不一致率（PMR）を計算することにより、同じ個人からのライブラリを検出しました（補足図14A）：重複したペアはPMR値〜0.12を示しますが、無関係な個人からのペアは〜0.24を示します(補足データ 4)、重複の値の 2 倍69。 重複を検出した後、個体ごとに BAM ファイルをマージし、遺伝子型決定手順を繰り返して、個体ごとの擬似半数体遺伝子型データを作成しました。 次に、個人ごとのデータを使用してPMRを再計算し、7人の第1度近親者と5人の第2度近親者を特定しました（補足図14B;補足データ4）。 さらに、lcMLkin v0.5.0 プログラムの「SNPbam2vcf.py」スクリプトを使用して個人ごとのマスクされた BAM ファイルから遺伝子型の可能性を計算し、lcMLkin プログラムを使用して IBD1 および IBD2 係数を推定しました。その結果、一親等血縁者を 4 つの親に区別しました。子孫のペアと 3 人の完全な兄弟。

私たちは、集団遺伝学分析用に、HumanOrigins (「HO」) データセットと「Illumina」データセットという 2 つの参照データセットを編集しました。 HO データセットについては、多数の南アジア人および東アジア人を含む、Affymetrix Axiom Genome-wide Human Origins 1 アレイからの現在の世界人口のゲノム規模の遺伝子型データを統合しました 23,36,71,72。 次に、全ゲノム配列が決定された現在のチベット人とシェルパ族の個体23、43、73、およびルクセンブルグ（「ロシュブール」）の中石器時代のヨーロッパの狩猟採集民71と45,000年前の個体という2人の高範囲の古代個体でこのパネルを強化しました。西シベリア出身（「ウスチ・イシム」）74． また、以下の古代個体の擬似半数体遺伝子型データも含めました: Natufian75、Ganj Dareh 新石器時代 76、Villabruna77、Anatolia 新石器時代 22、MA-126、Botai78、Tyumen_HG および Sosonivoy_HG76、ホアビンアン狩猟採集民、デビルズ ゲート洞窟を含む以前に公開された古代東アジアのゲノム、ＹＲ＿ＭＮ、Ｕｐｐｅｒ＿ＹＲ＿ＬＮ２８、３１、３２、３３、およびａＭＭＤ（補足データ５）。 イルミナのデータセットでは、南アジア人 79、ネパールのチベット人およびシェルパ人 23、43、73、ヒマラヤ人 24 をヒトゲノム多様性プロジェクト 80 の個人と統合しました (補足データ 6)。 次に、Simon Genome Diversity Project73 のビルマ人とタイ人の個人を統合しました。 HO データセットと同じ古代個体のセットを含めました。 鎖が曖昧な SNP をデータセットから削除しました。

HO データセットについては、現在の人口の 2 セット、(i) 2096 人のユーラシア人および (ii) 486 人の東アジア人について PC を計算しました (図 2、補足図 1、補足データ 5)。 PCA の場合、EIGENSOFT パッケージ v7.2.125 の Smartpca v16000 プログラムを使用し、両方のセットに「lsqproject: YES」オプションを指定し、さらに東アジア セットに「shrinkmode: YES」オプションを指定しました。 これらのオプションを使用して、計算 PC に含まれない個人を PC 空間に投影します。 これら 2 つのオプションは、それぞれ欠落と突出による収縮を考慮します。

ADMIXTURE81 プログラム v1.3.0 を使用して、486 人の東アジア人と aMMD 人の混合プロファイルを分析しました。 PLINK v1.982 の「indep-pairwise 200 25 0.2」コマンドを使用して SNP を枝刈りする連鎖不均衡により、マイナー アレル頻度が 1% 未満の SNP を削除し、独立した SNP を維持し、374,924 個の SNP を分析に残しました。 2 から 6 までの K の値ごとに、ランダム シードを使用して 10 回の実行を実行しました。 pong83 を使用して、推定された祖先コンポーネント (Q 行列) を視覚化しました。

outgroup-f3 統計と f4 統計をそれぞれ計算するために、admixtools パッケージ v7.025 の qp3Pop v650 プログラムと qpDstat v970 プログラムを使用しました。 HO データセットについては、f3 (Mbuti; X, Y) を計算しました。ここで、X は aMMD グループであり、Y には、54 の現在の東アジアの人口、7 の aMMD グループ、および 28 の公開されている古代東アジアのグループが含まれます 28,32,33 (補足)図 3; 補足データ 5)。 同じ Y のセットを使用して、f4 (ムブティ、Y、チョホパニ、ルブラック)、f4 (ムブティ、Y、チョホパニ/ルブラック、現在のネパール シェルパ/チベット人)、f4 (ムブティ) の形式で f4 対称性テストも実施しました。 、Y;YR_MN/Upper_YR_LN、Naxi/Yi）、および f4（Mbuti、悪魔の門、YR_MN/Upper_YR_LN、aMMD）（補足図11;補足データ7、8）。 また、ヒマラヤの人口と東アジアの人口を含む Y を含むイルミナ データセットを使用して、同じアウトグループ f3 統計を計算しました。 標準誤差は、qp3Pop および qpDstat プログラムで実装されている 5 cM ブロック ジャックナイフによって計算されます。

admixtools パッケージ v7.0 の qpWave v1200 プログラムと qpAdm v1201 プログラムを、それぞれ 2 つのグループ間の分岐性のテストと、さまざまな 2 方向および 3 方向の混合モデルのテストに使用しました。 HO データセットを使用したすべてのテストでは、6 つのアウトグループの基本セットを使用して、ユーラシア祖先の主要な系統を高解像度で区別しました。中央アフリカのムブティ (n = 10)、アンダマン諸島のオンゲ (n = 11)、中央アメリカのミクセ(n = 10)、イランの新石器時代のガンジ ダレー遺跡からの Iran_N (n = 8)、後期旧石器時代のヨーロッパの狩猟採集民ビジャブルーナ (n = 1)、および台湾のアミ (n = 10) (補足データ 5)。 これに加えて、チベット系統を他の東ユーラシア系統 (スイラ、ルブラック、チョホパニ) から区別するための統計力を高めるために、チベット系統に属する追加のアウトグループを追加しました。 現在の集団に対する QpAdm の結果は、主に基本セット + Lubrak に基づいています。 Illumina データセットの場合、Mixe を南米の Karatiana (n = 13) に置き換えました。 データ使用量を最大化するために、デフォルトではないオプション「allsnps: YES」を使用しました。これは、ターゲット、ソース、およびアウトグループ母集団によってカバーされる共通の SNP セットを取得するのではなく、個々の f 統計量の計算に利用可能なすべての SNP を使用します。 現在のチベット人と他のチベット・ビルマ人集団の混合モデリングでは、チベット関連の参照としてTsum23を、低地東アジア関連の参照としてYR_MN/Upper_YR_LN/Naga/Naxi/Yiを、そしてPathan/Mala/Pulliyarをチベット関連の参照として使用しました。南アジア関連の情報源（補足表 1 ～ 3、5 ～ 7）。 Illumina データセットでは、Mala を Sindhi に置き換えました (補足データ 9)。

admixtools パッケージ v7.0 の qpGraph v7365 を使用して、最も妥当な混合グラフ トポロジを推論しました。 まず、Mbuti、MA-1、Tianyuan、Ami、DevilsGate からの混合イベントを含まない 5 つの母集団のスケルトン グラフを構築しました。 次に、Mixe と Upper_YR_LN、および aMMD グループまたは現在の f3 Tibetan/Sherpa をトポロジーに順次追加しました。 グループを追加するとき、最大 2 つの既存のブランチを近接ソース グループとして選択することにより、双方向混合までのすべての可能な混合グラフ トポロジを列挙しました。 次に、2 を超える最小の Z スコア数をもたらすトポロジを選択しました。ここで、スコアは 5 cM ブロック ジャックナイフによって計算されます。 また、内部分岐の長さが正であるトポロジも好まれます。 これらの母集団を追加する順序が異なると、最終的なトポロジが異なる可能性があるため、上記の手順は貪欲であることに注意してください。 Tianyuan を東南アジアの 2 人のホアビンアン狩猟採集民 (「McColl_SEA_GR1」; La368 および Ma911; 補足データ 5) に置き換えて、グラフ検索手順を繰り返しました。 次に、私たちは 5 つの人口の骨格に古代のヒト族 (アルタイ ネアンデル タール人とデニソワ人) またはウスチイシムを追加してみました。 最後に、2 つの新石器時代の Botai、Tyumen_HG と Sosonivoy_HG を統合したグループを追加してみました。このグループにより、深い系統がユーラシアの東部と西部のどちらの親和性を示しているかが明らかになるのではないかと期待しています。

私たちは、非チベット系チベット・ビルマ人集団からチョホパニへの遺伝子の流れをテストし、オプション「ジャックナイフ: はい」および「ビンサイズ 0.01」を使用して DATES v75376 を使用してこの混合の日付を推定しました。 私たちは、スイラ語と現在のナシ語とイ語を組み合わせたセットを 2 つの情報源として使用しました。

選択スキャンのために、形式 f3 (チベット人、aMMD、漢人) のアウトグループ f3 統計を計算しました。 現代のチベット人と漢人の対立遺伝子数は、1000ゲノムプロジェクトから全ゲノム配列決定された血縁関係のない現代のチベット・ネパール人27人と漢人（CHB）103人の遺伝子型から計算された。 aMMD の対立遺伝子数は、ショットガン配列された 17 個の aMMD 擬似半数体ゲノムから計算されました (18 人の個人からの関連性により KS8 を除く)。 ウィンドウ サイズ 500 kb、ステップ サイズ 10 kb のスライディング ウィンドウ アプローチを適用しました41。 ウィンドウ内の F3 統計は、1 つの SNP をカバーする複数のリードを持つ 15 人を超える aMMD 個体が存在するという条件で、CHB または現在のチベット人のいずれかに分離されているウィンドウ内の 2 対立遺伝子 SNP から計算されました。 さらに、SNP が 250 未満のウィンドウを除外しました。 これらの生の f3 値は、対立遺伝子頻度への依存性を軽減するために、対応するウィンドウ内の現代のチベット人のヘテロ接合性によって正規化されました 34。 各 LD ブロックで 1 つの f3 をランダムにサンプリングして、f3 値の平均値と標準誤差を推定し、ウィンドウベースの f3 値を Z スコアに変換しました。

研究デザインの詳細については、この記事にリンクされている Nature Research レポートの概要をご覧ください。

この論文で報告された生​​の DNA 配列 (FASTQ) とアライメント データ (BAM) は、受託番号 PRJEB41752 で欧州ヌクレオチド アーカイブ (ENA) に寄託されています。 1240K および HumanOrigins パネルの遺伝子型データは、マックス プランク協会のエドモンド データ リポジトリ [https://edmond.mpdl.mpg.de/imeji/collection/H8mcNv5pbSen6sLg?q=] に保管されています。 この研究で報告された15の新しいAMSの日付、それらに関連するラボコード、および対応するラボプロトコルは補足データ3に提供されています。この研究で使用された古代の個人の以前に公開されたゲノムワイドデータは補足データ5にリストされており、以下から入手できます。以下のソース: (1) Reich Lab [https://reich.hms.harvard.edu/datasets] によって提供された 1240K パネル SNP の結合遺伝子型データ、(2) デビルズ ゲート ケーブの個人の BAM ファイル受託番号 PRJEB29700 の ENA、および (3) 受託番号 HRA000123 の北京ゲノミクス研究所データ センターのゲノム配列アーカイブ内の中国の古代個体の 1240 K パネル SNP の遺伝子型データ。

この研究で実行された分析はすべて、公的に入手可能なソフトウェアに基づいています。 特定のバージョン情報とデフォルト以外の引数については、「メソッド」セクションで説明します。

Aldenderfer, M. チベット高原の人々: 考古学からの洞察。 高い。 代替。 医学。 バイオル。 12、141–147 (2011)。

PubMed Google Scholar

d'Alpoim Guedes, J. & Aldenderfer, M. 初期チベット高原の考古学: 初期の青銅器時代までの初期の人々に関する新しい研究。 年。 J. Archaeol. 解像度 28、339–392 (2020)。

Google スカラー

Zhang、D.ら。 チベット高原のバイシヤ カルスト洞窟の後期更新世の堆積物に含まれるデニソワ人の DNA。 サイエンス 370、584–587 (2020)。

CAS PubMed Google Scholar

チェン、F.ら。 中期更新世後期のチベット高原のデニソワ人の下顎骨。 ネイチャー 569、409–412 (2019)。

ADS CAS PubMed Google Scholar

Zhang、X.ら。 チベット人におけるデニソワ人-EPAS1 ハプロタイプの歴史と進化。 手順国立アカデミー。 科学。 118、e2020803118 (2021)。

ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

張、ＸＬら。 4万年から3万年前、高地のチベット高原に人類が最初に居住した。 サイエンス 362、1049–1051 (2018)。

ADS CAS PubMed Google Scholar

マイヤー、MCら。 完新世初期に人類がチベット高原中央部を永続的に占領した。 サイエンス 355、64–67 (2017)。

ADS CAS PubMed Google Scholar

チェン、FH 他。 3600 BP Science 347, 248–250 (2015) 以降、農業によりチベット高原への人類の恒久的な占領が促進されました。

ADS CAS PubMed Google Scholar

Dong, G. et al. 中国青海省黄河上流域における先史時代の人類居住の空間的および時間的多様性とそれに影響を与える要因。 J. Archaeol. 科学。 40、2538–2546 (2013)。

Google スカラー

Qi、Xら。 チベット高原における旧石器時代の植民地化と新石器時代の現生人類の拡大の遺伝的証拠。 モル。 バイオル。 進化。 30、1761–1778 (2013)。

CAS PubMed Google Scholar

Qin、Z.ら。 最後の氷河期の極大期の前後におけるチベット高原への初期の人類の移住に関するミトコンドリアの解明。 午前。 Ｊ．Ｐｈｙｓ． 人類ポール。 143、555–569 (2010)。

PubMed Google Scholar

Zhao、M.ら。 ミトコンドリアゲノムの証拠により、後期旧石器時代のチベット高原への定住が成功したことが明らかになりました。 手順国立アカデミー。 科学。 USA 106、21230–21235 (2009)。

ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Lu、D.ら。 チベット高地民の祖先の起源と遺伝史。 午前。 J. ハム。 ジュネット。 99、580–594 (2016)。

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Yi、Xら。 50 個のヒトエクソームの配列決定により、高地への適応が明らかになりました。 サイエンス 329、75–78 (2010)。

ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

ビオール、ＣＭら。 チベット高地住民の低ヘモグロビン濃度に関連する EPAS1 (HIF2α) の自然選択。 手順国立アカデミー。 科学。 USA 107、11459–11464 (2010)。

ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

サイモンソン、TS 他。 チベットにおける高地適応の遺伝的証拠。 サイエンス 329、72–75 (2010)。

ADS CAS PubMed Google Scholar

ウエルタ・サンチェス、E. 他デニソワ人様 DNA の遺伝子移入によって引き起こされるチベット人の高度適応。 Nature 512、194–197 (2014)。

ADS PubMed PubMed Central Google Scholar

Jeong, C. et al. 縦方向の傾斜は、チベット高原の人類集団の遺伝的構造を特徴づけています。 PLoS ONE 12、1–12 (2017)。

CAS Google スカラー

レン、L.ら。 中国北西部の甘粛・青海地域における新石器時代後期から鉄器時代初期（紀元前 5900 ～ 2100 年）までの作付パターンの変遷。 完新世 https://doi.org/10.1177/0959683620941137 (2020)。

記事 Google Scholar

ブランソン、K.ら。 動物考古学、古代 mtDNA、放射性炭素年代測定により、中国北西部、甘粛省のタオ川流域における家畜の牛とヤギの出現に関する新たな証拠が得られました。 J. Archaeol. 科学。 議員第 31 号、102262 (2020)。

Google スカラー

Jeong, C. et al. 長期にわたる遺伝的安定性と、ヒマラヤ弧の高い谷に住む人々の高地東アジア起源。 手順国立アカデミー。 科学。 US A 113、7485–7490 (2016)。

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Mathieson, I. et al. 230人の古代ユーラシア人におけるゲノム規模の選択パターン。 ネイチャー 528、499–503 (2015)。

ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Jeong, C. et al. ネパールの高地に住むチベット人女性の間で過去および現在進行中の自然選択を検出。 PLoS ジュネット。 14、1–29 (2018)。

Google スカラー

Arciero、E. et al. 49 集団のゲノムワイド SNP 遺伝子型から推定されたヒマラヤ地域の人口動態の歴史と遺伝的適応。 モル。 バイオル。 進化。 35、1916–1933 (2018)。

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Patterson, N.、Price, AL & Reich, D. 人口構造と固有分析。 PLoS ジュネット。 2、2074–2093 (2006)。

CAS Google スカラー

Raghavan、M. et al. 後期旧石器時代のシベリアのゲノムは、アメリカ先住民の二重祖先を明らかにします。 Nature 505、87–91 (2014)。

ADS PubMed Google Scholar

ワン、LXら。 Y染色体の系統発生の再構成により、チベット・ビルマ人集団の2つの新石器時代の拡大が明らかになりました。 モル。 ジュネット。 ジェノム。 293、1293–1300 (2018)。

CAS Google スカラー

ニング、C.ら。 中国北部の古代ゲノムは、生存環境の変化と人類の移住との関連性を示唆している。 ナット。 共通。 11、1–9 (2020)。

ADS Google Scholar

サガート、L.ら。 言語系統の年代測定により、中国・チベット人の祖先が明らかになりました。 手順国立アカデミー。 科学。 USA 116、10317–10322 (2019)。

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Zhang, M.、Yan, S.、Pan, W. & Jin, L. 後期新石器時代の中国北部における中国チベット起源の系統学的証拠。 ネイチャー 569、112–115 (2019)。

ADS CAS PubMed Google Scholar

マッコール、H.ら。 東南アジアの先史時代の人々。 サイエンス 361、88–92 (2018)。

ADS CAS PubMed Google Scholar

シコラ、M.ら。 更新世以降のシベリア北東部の人口史。 Nature 570、182–188 (2019)。

ADS CAS PubMed Google Scholar

ヤン、マサチューセッツ州ら。 古代の DNA は、中国北部と南部における人類の人口の移動と混合を示しています。 サイエンス 369、eaba0909 (2020)。

ADS Google Scholar

パターソン、N.ら。 人類の歴史における古代の混合物。 遺伝学 192、1065–1093 (2012)。

PubMed PubMed Central Google Scholar

胡、H.ら。 全ゲノム配列から推定されたチベット人の進化の歴史。 PLOS ジュネット。 13、e1006675 (2017)。

PubMed PubMed Central Google Scholar

ワン、C.-C. 他。 東アジアにおける人類集団のゲノム形成 https://doi.org/10.1101/2020.03.25.004606 (2020)。 バイオRxiv 2020.03.25.004606。

Gnecchi-Ruscone、GA et al. ネパールのチベット・ビルマ人のゲノム状況は、ヒマラヤ南部の最近の人々についての新たな洞察を明らかにします。 科学。 議員 7、1–12 (2017)。

CAS Google スカラー

コール、AMら。 シェルパ族と近隣のネパール人集団の遺伝構造。 BMCジェノム。 18、102（2017）。

Google スカラー

Oppitz, M. 神話と事実: シェルパ族の氏族の歴史に関するいくつかのデータの再検討。 カイラス 2、121–131 (1974)。

Google スカラー

ロレンツォ、FR 他チベット人の高地適応の遺伝的メカニズム。 ナット。 ジュネット。 46、951–956 (2014)。

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

スコグランド、P. et al. 先史時代のアフリカの人口構造の再構築。 セル 171、59–71.e21 (2017)。

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

ネブラスカ州ブローカーら。 AKT3、ANGPTL4、eNOS3、およびVEGFAは、青海チベット高原の漢民族およびチベット華僑における高山病との関連性を示した。 内部。 Ｊ．Ｈｅｍａｔｏｌ． 96、200–213 (2012)。

CAS PubMed Google Scholar

Jeong, C. et al. 混合物はチベットの高地への遺伝的適応を促進します。 ナット。 共通。 5、1–7 (2014)。

ADS Google Scholar

レン、L.ら。 採餌と農耕：チベット高原における新石器時代の交流に関する植物考古学的および動物考古学的証拠。 古代94年，637年から652年（2020年）。

Google スカラー

Xiang、K.ら。 低酸素遺伝子EGLN1におけるチベット人特有の変異と高地適応へのその寄与の同定。 モル。 バイオル。 進化。 30、1889 ～ 1898 年 (2013)。

CAS PubMed Google Scholar

ティワリ、D. ネパール西部の洞窟埋葬。 マスタングAc. ネパール 136、51–75 (1984)。

Google スカラー

アンジェラ・シモンズ (編): ヒマラヤの羊飼い - メブラク洞窟の墓 63 の先史時代のミイラ (マスタング/ネパール) - Propylaeum 電子書籍。 https://books.ub.uni-heidelberg.de/propylaeum/catalog/book/596 から入手可能です。 (アクセス日: 2020 年 8 月 20 日)。

Eng, J. & Aldenderfer, M. ネパールのヒマラヤ高地における初期の人口史を再構築するための学際的なアプローチ。 バイオアーキオール。 内部。 4、1–20 (2020)。

Google スカラー

Aldenderfer、M. & Eng、JT ネパールの 2 つの古代高地コミュニティにおける死と埋葬。 『A Companion to South Asia in the Past 374–397』 (John Wiley & Sons, Inc、2016)。 https://doi.org/10.1002/9781119055280.ch24。

ダブニー、J.ら。 超短い DNA 断片から再構築された中期更新世ホラアナグマの完全なミトコンドリア ゲノム配列。 手順国立アカデミー。 科学。 USA 110、15758–15763 (2013)。

ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Neumann, GU、Andrades Valtuena, A.、Fellows Yates, JA、Stahl, R. & Brandt, G. 古代 DNA 抽出 V.2 のための内部歯髄室からの歯のサンプリング 2 つのコレクション、https://doi.org/ 10.17504/protocols.io.bqebmtan (2020)。

Velsko, I.、Skourtanioti, E. & Brandt, G. 骨格材料からの古代 DNA 抽出、https://doi.org/10.17504/protocols.io.baksicwe (2020)。

Meyer, M. および Kircher, M. 高度に多重化されたターゲットの捕捉とシーケンスのためのイルミナのシーケンス ライブラリーの調製。 コールドスプリングハーブ。 プロトック。 5、pdb.prot5448 (2010)。

Google スカラー

Kircher, M.、Sawyer, S.、および Meyer, M. ダブルインデックスにより、Illumina プラットフォームでの多重シーケンスの不正確さが克服されます。 核酸研究所 40、e3 (2012)。

CAS PubMed Google Scholar

Aron, F.、Neumann, GU & Brandt, G. イルミナシーケンシングのための非 UDG 処理二本鎖古代 DNA ライブラリーの調製、https://doi.org/10.17504/protocols.io.bakricv6 (2020)。

スタール、R.ら。 イルミナの古代 DNA の二本鎖 DNA デュアルインデックス、https://doi.org/10.17504/protocols.io.bakticwn (2020)。

Gansauge, MT et al. T4 DNA リガーゼを使用した、高度に分解された DNA からの一本鎖 DNA ライブラリーの調製。 核酸研究所 45、e79 (2017)。

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Aron, F. & Brandt, G. デュアルインデックス二本鎖 DNA イルミナシーケンシングのためのライブラリーアダプターの調製、https://doi.org/10.17504/protocols.io.bem5jc86 (2020)。

Aron, F. & Brandt, G. 増幅とプーリング、https://doi.org/10.17504/protocols.io.beqkjduw (2020)。

Haak、W.ら。 草原からの大規模な移住は、ヨーロッパにおけるインド・ヨーロッパ語族の起源となった。 Nature 522、207–211 (2015)。

ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Rohland, N.、Harney, E.、Mallick, S.、Nordenfelt, S. & Reich, D. 古代 DNA のスクリーニングのための部分的なウラシル – DNA – グリコシラーゼ処理。 フィロス。 トランス。 R. Soc. Bバイオル。 科学。 370、20130624 (2015)。

Google スカラー

Schubert, M.、Lindgreen, S. & Orlando, L. AdaptorRemoval v2: アダプターの迅速なトリミング、識別、読み取りマージ。 BMC 解像度注記 9、88 (2016)。

PubMed PubMed Central Google Scholar

ペルツァー、A. et al. 熱心: 効率的な古代ゲノム再構築。 ゲノムバイオル。 17、60 (2016)。

PubMed PubMed Central Google Scholar

Li, H. & Durbin, R. Burrows-Wheeler 変換による高速かつ正確なショートリード アラインメント。 バイオインフォマティクス 25、1754–1760 (2009)。

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Korneliussen, TS、Albrechtsen, A. & Nielsen, R. ANGSD: 次世代シーケンス データの分析。 BMCバイオインフォマ。 15、1–13 (2014)。

Google スカラー

Weissensteiner, H. et al. HaploGrep 2: ハイスループットシークエンシング時代のミトコンドリアハプログループ分類。 核酸研究所 44、W58–W63 (2016)。

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Jun, G.、Wing, MK、Abecasis, GR & Kang, HM 人口規模の DNA 配列データからのバリアント抽出と精製のための効率的でスケーラブルな分析フレームワーク。 ゲノム研究所 25、918–925 (2015)。

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

リー、Ｈら。 シーケンス アライメント/マップ形式と SAMtools。 バイオインフォマティクス 25、2078–2079 (2009)。

PubMed PubMed Central Google Scholar

ケネット、DJ 他考古ゲノミクスの証拠により、先史時代の母系王朝が明らかになりました。 ナット。 共通。 8、1–9 (2017)。

Google スカラー

Lipatov, M.、Sanjeev, K.、Patro, R. & Veeramah, KR、低カバレッジ配列データからの生物学的関連性の最尤推定、https://doi.org/10.1101/023374 (2015)。 バイオRxiv 023374。

ラザリディス、I. et al. 古代のヒトゲノムは、現在のヨーロッパ人の 3 つの祖先集団を示唆しています。 ネイチャー 513、409–413 (2014)。

ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

中塚直也 ほか南アジアにおける集団特異的な疾患関連遺伝子の発見の可能性。 ナット。 ジュネット。 49、1403–1407 (2017)。

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

マリック、S.ら。 Simons Genome Diversity Project: 142 の多様な集団からの 300 のゲノム。 Nature 538、201–206 (2016)。

ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Fu, Q. et al. 西シベリア出身の 45,000 年前の現生人類のゲノム配列。 ネイチャー 514、445–449 (2014)。

ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

ラザリディス、I. et al. 古代近東における農業の起源に関するゲノム的洞察。 ネイチャー 536、419–424 (2016)。

ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

ナラシンハン、VM 他南アジアおよび中央アジアにおける人類集団の形成。 サイエンス 365、eaat7487 (2019)。

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Fu, Q. et al. 氷河期ヨーロッパの遺伝的歴史。 Nature 534、200–205 (2016)。

ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

デ・バロス・ダムガード、P. 他最初の馬飼いと青銅器時代初期の草原のアジアへの拡大の影響。 サイエンス 360、eaar7711 (2018)。

PubMed PubMed Central Google Scholar

メツパル、M. et al. 南アジアにおける人類集団構造の共通かつ固有の構成要素と、ゲノム全体にわたる正の選択のシグナル。 午前。 J. ハム。 ジュネット。 89、731–744 (2011)。

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

リー、JZら。 ゲノム規模の変異パターンから推測される世界規模の人間関係。 サイエンス 319、1100–1104 (2008)。

ADS CAS PubMed Google Scholar

Alexander, DH、November, J. & Lange, K. 無関係な個人における祖先の高速モデルベース推定。 ゲノム研究所 19、1655–1664 (2009)。

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

チャン、CCら。 第 2 世代の PLINK: より大規模で豊富なデータセットへの挑戦。 ギガサイエンス 4、7 (2015)。

PubMed PubMed Central Google Scholar

Behr、AA、Liu、KZ、Liu-Fang、G.、Nakka、P.、Ramachandran、S. pong: 集団遺伝データにおける潜在クラスターの高速分析と視覚化。 バイオインフォマティクス 32、2817–2823 (2016)。

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Berisa, T. & Pickrell, JK ヒト集団におけるほぼ独立した連鎖不平衡ブロック。 バイオインフォマティクス 32、283–285 (2015)。

PubMed PubMed Central Google Scholar

リファレンスをダウンロードする

この論文の以前のバージョンに関して有益なコメントをくださった Rowan K. Flad に感謝いたします。 また、このプロジェクトの過程で有益な議論をしてくれた Karma Ngodup にも感謝します。 この研究は、国立衛生研究所 (AD への R01HL119577)、米国国立科学財団 (MA への BCS-1528698)、韓国政府 (MSIT) によって資金提供された韓国国立研究財団 (NRF) 助成金 (CJ への 2020R1C1C1003879) によって支援されました。 ）、欧州連合の Horizo​​n 2020 研究革新プログラムに基づく欧州研究評議会（CW への助成契約番号 804884-DAIRYCULTURES）、およびマックス プランク協会。

アンナ・ゴズリング

現在の住所: オタゴ大学解剖学部、ダニーデン、9054、ニュージーランド

ハラルド・リングバウアー

現在の住所: ハーバード大学人類進化生物学部、ケンブリッジ、マサチューセッツ州、02138、米国

リチャード・ヘイガン

現在の住所: ヨーク大学考古学学部、ヨーク、YO10 5DD、英国

ニシャ・パテル

現在の住所: Kintai Therapeutics、ケンブリッジ、マサチューセッツ州、02139、米国

シカゴ大学人間遺伝学部、シカゴ、イリノイ州、60637、米国

チーチュン・リュー, デヴィッド・ウィトンスキー, アンナ・ゴズリング, ハラルド・リングバウアー, ジョン・ノベンブル & アンナ・ディ・リエンツォ

ソウル国立大学生物科学部、ソウル、08826、韓国

イ・ジュヒョン＆チョン・チュンウォン

オクラホマ大学人類学部、ノーマン、オクラホマ州、73019、米国

リチャード・ヘイガン

オクラホマ大学植物微生物学部、ノーマン、オクラホマ州、73019、米国

ニシャ・パテル

マックス・プランク進化人類学研究所、04103、ライプツィヒ、ドイツ

ラファエラ・スタール & クリスティーナ・ワーナー

カリフォルニア大学人類学遺産研究部、マーセド、カリフォルニア州、95343、米国

マーク・アルデンダーファー

ハーバード大学人類学部、ケンブリッジ、マサチューセッツ州、02138、米国

クリスティーナ・ワーナー

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

CJ、AD、CW、MA がこの研究を考案し、監督しました。 AG、RH、NP、RS が実験室での作業を行いました。 MA と CW は考古学資料と関連情報を提供しました。 CC.L.、CJ、DW、AG、JL、HR がデータを分析しました。 CC.L.、CJ、AD、CW、MA、JN は、共著者全員からの意見をもとにこの論文を執筆しました。

マーク・アルデンダーファー、クリスティーナ・ワーナー、アンナ・ディ・リエンツォ、チョンウォン・チョンとの通信。

著者らは競合する利害関係を宣言していません。

Nature Communications は、この研究の査読に貢献してくれた Elena Arciero と他の匿名の査読者に感謝します。 査読者レポートが利用可能です。

発行者注記 Springer Nature は、発行された地図および所属機関の管轄権の主張に関して中立を保っています。

オープン アクセス この記事はクリエイティブ コモンズ表示 4.0 国際ライセンスに基づいてライセンスされており、元の著者と情報源に適切なクレジットを表示する限り、あらゆる媒体または形式での使用、共有、翻案、配布、複製が許可されます。クリエイティブ コモンズ ライセンスへのリンクを提供し、変更が加えられたかどうかを示します。 この記事内の画像またはその他のサードパーティ素材は、素材のクレジットラインに別段の記載がない限り、記事のクリエイティブ コモンズ ライセンスに含まれています。 素材が記事のクリエイティブ コモンズ ライセンスに含まれておらず、意図した使用が法的規制で許可されていない場合、または許可されている使用を超えている場合は、著作権所有者から直接許可を得る必要があります。 このライセンスのコピーを表示するには、http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ にアクセスしてください。

転載と許可

Liu, CC.、Witonsky, D.、Gosling, A. 他ヒマラヤ山脈の古代ゲノムは、チベット人とチベット・ビルマ語を話す隣人の遺伝的歴史を明らかにします。 Nat Commun 13、1203 (2022)。 https://doi.org/10.1038/s41467-022-28827-2

引用をダウンロード

受信日: 2021 年 1 月 10 日

受理日: 2022 年 2 月 14 日

公開日: 2022 年 3 月 8 日

DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-022-28827-2

次のリンクを共有すると、誰でもこのコンテンツを読むことができます。

申し訳ございませんが、現在この記事の共有リンクは利用できません。

Springer Nature SharedIt コンテンツ共有イニシアチブによって提供

コメントを送信すると、利用規約とコミュニティ ガイドラインに従うことに同意したことになります。 虐待的なもの、または当社の規約やガイドラインに準拠していないものを見つけた場合は、不適切としてフラグを立ててください。