內建適應北極酷寒的基因？

古愛斯基摩人在北極生存了數千年，留下豐富的考古記錄，距今 4000 年的「Saqqaq」更在 2010 年時，成為史上第一個被定序成功的古代基因組（不過比起遲了數個月發表，卻萬眾矚目的尼安德塔人基因組，古愛斯基摩人 Saqqaq 的光環相對黯淡許多）[1]。

鑽研古代遺傳學的專家，後來陸續獲得一些古愛斯基摩人的古代基因組，然而比對他們與現在的極區居民－伊努特人後，遺傳學家驚訝地發現，古愛斯基摩人的血脈並沒有傳承下來，而是在大約 700 年前神秘地全面消失 [2]。

現在的伊努特人，其實是另一波來自西伯利亞的新移民，他們的祖先約在西元 1350 年渡海建立新家，和較早的古愛斯基摩人間，沒有遺傳交流。

北極居，不脂油，只會死

每個人只要是人，遺傳上都大同小異，而人與人之間的差異，就是那點小異。

儘管前進美洲的歷史不是太長，伊努特人的祖先更早之前，畢竟也是在一樣酷寒的西伯利亞討生活，而長期的極區生活，可能使得一些有利於適應寒冷的遺傳變異（genetic adaptation），保存在伊努特人的 DNA 中。2015 年的論文，蒐集 191 位格陵蘭伊努特人的基因組，尋找他們的遺傳適應 [3]。

尋找有利基因（或遺傳變異）的方法，大致原理是比較伊努特人、中國的漢人，還有歐洲人族群間的差異；假如有個基因的版本，只在伊努特族群中的比例特別高，卻在其他族群中特別低，符合這個特徵的 DNA 位置，就可能與伊努特人適應北極生活有關－因為漢人與歐洲人的祖先，並沒有經歷過類似的酷寒環境，也就沒有機會留下適應寒冷的突變至今。

基因組上有數個區域符合這個特徵。排名第一的位於第 11 號染色體，附近有 3 個去飽和酶基因（fatty acid desaturase，簡稱 FADS）：FADS1、FADS2、FADS3；這種基因的蛋白質產物「去飽和酶」是酵素，功能是將沒有雙鍵（double bond）的飽和脂肪酸（saturated fatty acid），轉化為具備一個或多個雙鍵的不飽和脂肪酸（unsaturated fatty acid），像是知名的 DHA 與 EPA。

可能協助伊努特人適應北極的基因，去飽和酶位居第一名寶座，並不太令人意外，因為這個基因與脂質有關。在台灣炎熱又營養過剩的環境下，許多人閃避油脂唯恐不及，恨不得能消滅全身的肥油；然而若是身處寒冷的北極圈，又是欠缺現代科技的古時候，不脂油，只會死。

與眾不同的去飽和酶對伊努特人有何助益？看似合理的推論是，伊努特人的傳統飲食沒有穀物，主要是魚類、海洋哺乳類，還有一些動物，當中都含有大量動物性油脂，因此伊努特人獨特的去飽和酶，能協助他們適應如此高油的飲食。

遠古混血獲得有利基因，又一個案例：

格陵蘭的伊努特族群，跟歐洲人與中國漢人相較，排行第二獨特的區域位於第 1 號染色體。2016 年的論文，深入研究這個區域的 2 個基因：WARS2 和 TBX15，驚訝地發現它們來頭不小，很可能可以追溯到數萬年前滅絕的古代人種「丹尼索瓦人（Denisovan）」[4]。（延伸閱讀▶與狼混血，讓藏獒適應高海拔）

智人和丹尼索瓦人 4 萬多年前有過性，導致一些丹尼索瓦 DNA 進入智人的基因庫。之前已經知道，青藏高原居民圖博人（Tibetan）的祖先，曾經獲得過源自丹尼索瓦人的 EPAS1 基因版本，幫助他們適應缺氧的高原環境，造成圖博族群如今超過 80%，都配備丹尼索瓦版的 EPAS1。

與親戚混血時獲得有利適應的基因（adaptive introgression），人類族群中最明顯的實例，正是圖博人的 EPAS1；而這回在伊努特人的基因組中，科學家找到了第二個案例。

不過丹尼索瓦版 WARS2 和 TBX15 的情況，與 EPAS1 不太一樣：EPAS1 只在圖博族群大量出現，其他地方幾乎見不到；WARS2 和 TBX15 的分佈範圍則廣泛得多，除了伊努特族群外，在一些美洲原住民與亞洲族群中也都有相當比例，甚至在歐洲族群中還有一席之地。

這版基因幾乎不存在非洲，是其來自上古混血的有力佐證，然而假如它真的源於丹尼索瓦人，也在歐洲出現就顯得出乎意料，因為之前的分析沒有在歐亞大陸西方的族群中，偵測到源自丹尼索瓦人的 DNA。

如今的歐洲族群是由多波移民組成。初步比對古代基因組可知，在歐洲觀察到的丹尼索瓦版 WARS2 和 TBX15，並不存在較早以前的歐洲族群，因此這些遺傳變異，很可能是隨著源自東歐大草原的移民潮，在 5000 年內才傳入歐洲。這部分仍有待未來研究。（延伸閱讀▶印歐語民間故事源頭直溯青銅草原）

丹尼索瓦版 WARS2 和 TBX15，能如何幫助伊努特人適應北極生活？這 2 個基因在很多組織都會表現，牽涉許多生理作用，因此不只有單一功能，最可能與伊努特人有關的，看來是脂肪組織的分化，以及體脂的分佈，這類影響脂質作用的角色。

探索伊努特人的遺傳變異，儘管仍處於非常初步的階段，科學家們也已經獲得許多有用的資訊。這些成果充分展示出，研究如伊努特人這般小族群原住民的價值，他們獨特的北極奮鬥遺傳史，是全人類的珍寶。

參考資料：

1. Rasmussen, M., Li, Y., Lindgreen, S., Pedersen, J. S., Albrechtsen, A., Moltke, I., … & Bertalan, M. (2010). Ancient human genome sequence of an extinct Palaeo-Eskimo. Nature, 463(7282), 757-762.
2. Raghavan, M., DeGiorgio, M., Albrechtsen, A., Moltke, I., Skoglund, P., Korneliussen, T. S., … & Fitzhugh, W. (2014). The genetic prehistory of the New World Arctic. Science, 345(6200), 1255832.
3. Fumagalli, M., Moltke, I., Grarup, N., Racimo, F., Bjerregaard, P., Jørgensen, M. E., … & Christensen, C. (2015). Greenlandic Inuit show genetic signatures of diet and climate adaptation. Science, 349(6254), 1343-1347.
4. Racimo, F., Gokhman, D., Fumagalli, M., Hansen, T., Moltke, I., Albrechtsen, A., … & Nielsen, R. (2016). Archaic adaptive introgression in TBX15/WARS2. Molecular Biology and Evolution

撰文：寒波（作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》同名粉絲團，歡迎參觀、拍打、與餵食）