近期研究方向
在群体遗传学领域,我们的目标是研究在各种生物类群中(比如人、果蝇和病原体等)正选择引起的近期适应现象的分子生物学机制。我们希望了解自然选择是如何帮助人类适应环境的变化,特别是自然选择如何加速了意识和语言的产生。此外,我们针对宿主和病原体之间的进化适应性的研究将有助于人们更有效地设计疫苗。
研发检验自然选择的方法
在过去的20年中,寻找不被种群历史等因素干扰的检验自然选择的方法始终是群体遗传学和进化生物学的一个主要研究目标。遗憾的是,直到最近这个目标也没有(完全地)实现。在2010年,我们发展出一种全新的检验近期正选择的方法。从数学上和经验上我们都证明了新的统计学检验方法不受种群历史等因素的干扰,这意味着在任意的种群历史下,该统计检验的假阳性率都低于研究者所希望的显著性水平。这样,群体遗传学的这个目标第一次被证实是可实现的。
至于我们当初为什么会选择这个目标可能永远无法达成的课题,首要原因当然是这个问题的重要性,另一部分原因来源于在受到过瓶颈效应影响的欧洲果蝇群体中究竟是否存在着适应性进化的争论。通过我们过去的自身的研究经历,我们深深感到,要精确估计一个自然群体的复杂群体历史的参数是相当困难的,这不但需要考虑从全基因组多态性得到的联合突变频谱以及更精细的模型。在某些情况下,我们甚至无法知道一个模型与实际的近似程度。所以,我们新提出的方法将极大地促进相关领域的研究,因为它不需要任何种群历史的信息或者估计种群参数。
目前,我们正在扩展这一新方法来分析基因组水平的多态数据。
另外,我们仍然在开发其他新的检测方法。例如,我们把机器学习的方法(boosting)引入了群体遗传学领域。根据我们的经验,boosting提供了一个很好的策略,通过结合不同的统计量来区分中性进化和自然选择。
我们也正在研究在自然选择的不同模型下,群体中遗传变异的变化情况。
研究自然选择的机制
在有了可靠的方法来检测新近发生的正选择并准确定位有利突变之后,我们正在研究现代人群新近受到的正选择的分子生物学机制。比如,现代人类在过去10万年里经历了巨大的社会和环境的变化,我们想了解自然选择是怎样帮助我们的祖先适应这些变化的,尤其是怎样加快了意识和语言的出现。
另一个课题是黑腹果蝇的适应性进化。黑腹果蝇是一个有名的模式生物。然而,并非广为人知的一点是黑腹果蝇的群体历史实际上和人很相似,他们也曾经生活在非洲的一小个区域,在6万年到1万年前扩散到了世界的其他地区。在扩张的过程中,果蝇不断受到新环境的挑战。我们对这些适应性产生的分子生物学机制很感兴趣。
病原体和宿主之间的进化适应性
我们对艾滋病病毒对人类的感染很感兴趣。目前,我们着眼于艾滋病病毒是怎样避开免疫逃逸的。
生物信息学
我们研发普适性的软件分析平台以面对基因数据分析的各种需求。我们也有意于寻找各种方法来预测后转录过程中被修饰的氨基酸位点、预测决定RNA拼接的核苷酸位点,等等。
人类适应性进化研究项目
参加过“现代人群适应性进化”的志愿者请点击这里,以免费获得自己的DNA序列信息。有意愿参加的,请点击这里以深入了解该项目。