血统同一性的群体遗传学

高通量基因分型和测序技术的最新进步使得能够从数十万个个体中收集海量的全基因组 DNA 信息数据集。这些数据集反过来为重建人类种群历史和检测基因型 - 表型关联提供了前所未有的机会。最近开发的计算方法可以识别样本间相同的长范围染色体片段，这些片段源自生活在过去几十到几百代前的共同祖先。这些片段揭示了携带个体通常未知的谱系关系。在本工作中，我们证明了这种血统同一性 (IBD) 片段包含许多相关群体遗传学特征的信息：它们能够推断过去种群规模波动、迁移事件的细节，并携带自然选择的基因组特征。我们基于溯祖理论推导了一个数学模型，该模型允许对假定无亲缘关系个体间的 IBD 共享进行定量描述，并开发了重建近期人口事件的推断程序，而经典方法在这些情况下统计效力不足。我们分析了包括犹太流散代表社区、肯尼亚马赛人样本以及来自荷兰几个省份的个体在内的多个当代人类种群中的 IBD 共享，在所有案例中均检索到了来自近期历史的细粒度人口事件证据。最后，我们扩展了所提出的模型以描述 IBD 共享片段中那些携带突变事件的位点的分布，展示了如何利用这些分布来推断人类和其他物种的突变率。