重构了波罗的海的史前人群历史,但来自不同国家的人种基因数据或者来自不同实验室测得的基因数据

 股票基金     |      2020-04-20 14:59

在2017年度的“金目奖”评选中,由新闻传播学院承办的2017年“看中国•外国青年影像计划”作品《表述》获得一等奖、最佳文化表达奖;《一脉相传》获得特别奖。

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近日,德国马普人类历史科学研究所、德国图宾根大学考古所、厦门大学人类学与民族学系、立陶宛历史研究所考古系、拉脱维亚大学历史所、瑞典文化遗产基金会、爱沙尼亚塔尔图大学历史和考古研究所、哈佛大学和麻省理工博德研究所等17家单位的国际合作团队在国际重要学术期刊《自然-通讯》上发表了题为“The genetic prehistory of the Baltic Sea region”的研究论文,研究人员们成功做出了波罗的海周边地区距今2200年到9500年前的38例古人全基因组,重构了波罗的海的史前人群历史。德国马普所博士后Alissa Mittnik是论文第一作者,厦门大学人类学与民族学系王传超副教授为第二作者,也是这一国际合作团队中唯一一位来自中国的作者。

近日,由我校经济学院统计系2015级在读博士生范新妍与其导师组成员方匡南教授、张庆昭副教授、美国耶鲁大学马双鸽教授合作完成的论文“Integrative sparse principal component analysis of multiple heterogeneous datasets”被Journal of Multivariate Analysis正式接收,即将刊出。Journal of Multivariate Analysis创立于1971年,是学界公认的统计学国际重要期刊,也是我校认定的统计学国际A-类期刊。

“金目奖”是“看中国•外国青年影像计划”主办方会林文化基金和中国文化国际传播研究院共同主办的公益奖,“金目”取意“古代望远之具”,旨在引导创作方向、提高专业水平。通过评奖,提升“看中国”项目质量,推动中国文化的国际传播。厦门大学从2015年至今已与印度维斯林武兹国际电影传播与媒体艺术学院、罗马尼亚国立卡拉伽列电影与戏剧艺术大学、美国波士顿大学、塔夫茨大学、加州圣芭芭拉大学、亚利桑那大学以及今年的四所金砖国家高校合作完成32部短片,并获得多项奖项。

近年来,古人类基因组学研究揭示了现代欧洲人形成和演化的复杂历史,受气候条件、生存资源、技术和文化创新以及可能疾病的传播等的影响,欧洲人群至少经历三次大的史前迁徙和混合。然而,考古记录显示了北欧波罗的海地区与中欧和南欧有着明显不同的历史,但波罗的海地区的史前人群尚未在基因组水平上有过全面的研究。研究者们此次从立陶宛、拉脱维亚、爱沙尼亚、俄罗斯西北部阿尔汉格尔斯克州和瑞典的25个跨越近万年的考古遗址中搜集到了106份骨骼遗骸,经初步实验,其中共有41个样品保存有较好的DNA而用于后续的鸟枪法全基因组测序或1240K捕获测序,最后共有38个样本的目标测序区域平均覆盖率达0.02-8.8层,被纳入群体遗传分析。

计算机技术的飞速发展极大地便利了数据的获取和储存,数据呈指数级增长。大数据通常是由来源、主体甚至连格式也不同的数据集整合而成,比如来自不同实验室的多组学数据、来自公安、银行、网络等不同领域的征信数据等。再比如在健康医疗领域,高通量微阵列杂交技术和测序技术的发展,产生了大量的基因数据,美国国立卫生研究院的基因表达综合数据库GEO (Gene Expression Omnibus)是世界最大的储存高通量分子数据的公共数据库。迄今为止,GEO数据库已收录了超过来自17595个平台的4348个数据集。针对这种有多个不同来源的数据集进行建模分析在实际应用中越来越迫切。一方面,融合多源数据集的样本进行建模分析,即针对同一种疾病,但来自不同国家的人种基因数据或者来自不同实验室测得的基因数据,不同数据集样本数不同,而且数据集往往具有高维、稀疏性,因此建模时既不能简单合并不同数据集的样本又不能完全独立建模。该论文针对多源数据集的降维分析提出了整合稀疏主成分方法,通过惩罚函数综合不同来源的数据集,从统计角度考虑数据集间的异质性和同质性,充分考虑不同数据集间的相互影响,同时求解多个模型,即每个数据集会求解出一组系数,但该系数的求解是“借鉴”了其他数据集的信息。在实际中有很广的应用前景。

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研究人员发现,与斯堪的纳维亚采集狩猎人群相比较,波罗的海东岸中石器时代Kunda文化的古人有较低的古西伯利亚成分,这说明该古西伯利亚成分并不是经由波罗的海东南岸而更可能是沿着东北海岸线进入斯堪的纳维亚的。在斯堪的纳维亚南部,农业最早出现的时间是与安纳托利亚和欧洲新石器时代农业人群的到来相吻合的,早期的斯堪的纳维亚农民带有安纳托利亚混血的时间比之前认为的要早了1000年。中石器时代的西欧采集狩猎人群扩张到了波罗的海东岸,但在新石器时代早中期并没有和中欧的农业人群发生混血。新石器时代晚期欧亚大草原牧民的到来则引发了经济的重大转变,并介导了与绳纹器文化有关的血统在北欧的传播。

该论文是由方匡南教授主持的,马双鸽教授担任学科带头人的厦门大学校长基金创新团队的阶段性成果。创新团队主要致力于多源数据集的整合建模研究,过去2年在JASA、JMVA、Nature子刊、CSDA等国际权威期刊发表论文30多篇。