Human adaptation: from genomic signals to adaptive phenotypes

Abstract

En su camino hacia convertirse en una especie global, el Homo sapiens se encontró con una miríada de ambientes. La selección natural actuó en las poblaciones humanas, permitiendo su adaptación a las distintas presiones selectivas de estos ambientes mientras dejaba huellas características en el patrón de variación de sus genomas. Mediante la genética de poblaciones podemos reconstruir la historia evolutiva de estas poblaciones y enlazar estas regiones con patrones de variación no neutrales con fenotipos adaptativos específicos. En este trabajo, hemos usado 700 genomas secuenciados en el contexto del proyecto Genomes for life Catalonia | GCAT para buscar señales de selección positiva en la población española y vincularlas a los distintos procesos demográficos que han moldeado la península ibérica. También hemos estudiado el contexto evolutivo de una variación nucleotídica no sinónima, rs1047626, en el gen SLC30A9 que codifica para un transportador de zinc que es común a todas las poblaciones no Africanas. Hemos descrito la gran semejanza del haplotipo humano adaptativo en el cual se presenta esta variante, con el haplotipo presente en el genoma Denisovano. Diversas metodologías coinciden en señalar el origen de esta variación en el genoma Denisovano. Mediante simulaciones hemos podido determinar que la variante probablemente llegó a múltiples poblaciones humanas en todo el mundo, primero introgresandose en los Neandertales, y posteriormente en los humanos modernos mediante introgresión Neandertal.

On its path to becoming a global species, Homo sapiens encountered a myriad of environments. Natural selection acted on human populations, enabling them to adapt to the corresponding selective pressures of these environments while leaving unusual patterns of variation on their genomes. Through population genetics, we can reconstruct the evolutionary history of these populations and link these non-neutral patterns of variation to specific adaptive phenotypes. In this study, we used 700 genomes sequenced as part of the Genomes for Life Catalonia | GCAT project to search for recent signatures of positive selection in the Spanish population and to connect them to the various demographic processes that have shaped the Iberian Peninsula. We also investigated the evolutionary context of a nonsynonymous SNP (rs1047626) in the zinc transporter gene SLC30A9 that is common among non-African populations. We reported a striking similarity between the putatively adaptive human haplotype in which this variant occurs and the haplotype present in the Denisovan genome. Multiple methodologies indicate a Denisovan origin for this variant, and through simulations, we have been able to determine that it likely ended up in multiple human populations across the globe by first passing into Neanderthals, and subsequently into modern humans through Neanderthal introgression.