近日，国际知名分子进化期刊《molecular Biology and Evolution》在线发表中国科学院昆明动物所宿兵研究员、昆明理工大学石宏教授与 清华大学孟安明院士联合发表的一篇研究论文，研究揭示了东亚人群肤色变化的遗传机制。文章题为“A genetic mechanism for convergent skin lightening during recent human evolution”。昆明理工大学的杨召辉博士、美国贝勒医学院的钟华博士、清华大学的陈静博士和昆明动物所的张晓明博士为共同第一作者;昆明动物所的宿兵研究员、昆明理工大学的石宏教授和清华大学孟安明院士为共同通讯作者。

皮肤颜色的变化是人类进化历程中的重要事件。我们的非洲祖先为了适应靠近赤道的高紫外线辐射环境而进化出很深的肤色。现代人在约5-6万年前走出非洲并向世界其它地区迁徙和扩散的过程中会面临新的环境。现在的世界人群中，生活在高纬度地区人群的肤色较浅，体现了人群对环境紫外线辐射强度变化的适应。以前的研究提出，欧洲和东亚人群的肤色变浅可能是独立的进化事件。目前，对欧洲人群的肤色变浅已有系统的研究，并发现了一系列导致肤色、眼睛颜色和头发颜色变化的基因。然而，对东亚人群肤色变浅的遗传机制尚不清楚。

东亚地区是一个纬度跨度很大的地区，常年紫外线的照射量随着纬度的不同有所差异。为了深入研究东亚人群肤色适应的遗传机理，中国科学院昆明动物研究所宿兵研究员实验室与美国贝勒医学院、清华大学和辽宁师范大学等单位合作采集了近1000份东亚人群的血液样本和肤色表型数据。通过全基因组芯片分析，他们找到了深肤色的南亚语系人群(生活在我国云南以及东南亚国家)与浅肤色的中国汉族人群之间遗传差异最大的色素基因——OCA2。 进一步的分子进化分析表明，OCA2在东亚人群中受到了强烈的达尔文正向选择，其中的一个氨基酸突变(rs1800414, His615Arg)在东亚人群中广泛分布，而欧洲和非洲人群中则没有这个突变。肤色表型相关性分析、黑色素细胞功能实验，斑马鱼转基因实验、小鼠Cas9基因突变位点替换实验以及透射电镜分析系统证明了这个突变会明显影响黑色素的合成和成熟，最终导致东亚人群肤色的变浅。该项研究在分子机理上阐明了东亚人群肤色变浅的内在原因，对深入理解趋同进化和表型适应性进化的遗传机制具有重要意义。

图：东亚人群肤色变浅

原文摘要：Skin lightening among Eurasians is thought to have been a convergence occurring independently in Europe and East Asia as an adaptation to high latitude environments. Among Europeans, several genes responsible for such lightening have been found, but the information available for East Asians is much more limited. Here, a genome-wide comparison between dark-skinned Africans and Austro-Asiatic speaking aborigines and light-skinned northern Han Chinese identified the pigmentation gene OCA2, showing unusually deep allelic divergence between these groups. An amino acid substitution (His615Arg) of OCA2 prevalent in most East Asian populations—but absent in Africans and Europeans—was significantly associated with skin lightening among northern Han Chinese. Further transgenic and targeted gene modification analyses of zebrafish and mouse both exhibited the phenotypic effect of the OCA2 variant manifesting decreased melanin production. These results indicate thatOCA2 plays an important role in the convergent skin lightening of East Asians during recent human evolution.