因果推断阐明了背景选择和突变率变异在人类遗传多样性形成中的作用

数十年来，理论与实证研究一直致力于调和关于进化如何塑造遗传变异模式的相互竞争的观点。我们如今认识到，基因组是由中性力量和选择力量共同塑造的镶嵌体，但要量化它们各自的相对贡献，仍然是一个悬而未决的挑战。一个主要障碍在于，人们倾向于孤立地分析每一种进化过程。然而，不同过程可能在遗传变异上留下相似的特征，因此仅凭相关性来得出结论具有挑战性。为弥补这一空白，我们基于背景选择和突变率变异，对多样性景观作出预测。随后，我们构建结构方程模型，以描述突变、重组和选择如何共同塑造多样性的基因组景观。该方法能够更真实地表征生物学相互作用，并可对假设的因果结构进行严格评估，在概念和实践层面均较既有研究有所改进。 对人类数据的分析显示，不同染色体上候选模型的解释力存在显著差异。我们发现，既往研究很可能高估了背景选择的预测准确性；尽管从总体上看，背景选择仍是多样性的主要驱动因素，但在某些染色体中，突变率变异具有可比的影响。我们还表明，重组通过其对背景选择的影响来增强多样性，其作用强于通过诱变效应所产生的影响，从而解决了一场长期存在的争论。这项工作表明，对基因组生物学内在变异进行建模，能够显著提升我们解释人类遗传多样性的能力。与此同时，关于突变率与受约束位点密度之间存在未建模协方差的证据，再次激发了关于突变景观演化的持续讨论，尽管其起源仍有待进一步研究加以确定。

数十年的理论与实证研究一直在努力调和关于进化如何塑造遗传变异模式的相互竞争的观点。我们如今认识到，基因组是由中性力量和选择力量共同塑造的镶嵌体，但要量化它们各自的相对贡献仍然是一个悬而未决的挑战。一个主要障碍在于，人们倾向于将每一种进化过程孤立地加以分析。然而，不同过程可能在遗传变异中留下相似的特征，这使得仅凭相关性来得出结论变得困难。为弥补这一空白，我们基于背景选择和突变率变异，对多样性图景作出预测。随后，我们构建了结构方程模型，以描述突变、重组和选择如何共同塑造多样性的基因组图景。这一方法更真实地表征了生物学相互作用，并使对假设因果结构进行严格评估成为可能，在概念和实践层面都较以往研究有所改进。

对人类数据的分析揭示，不同候选模型的解释力在各条染色体之间存在很大差异。我们发现，先前研究可能高估了背景选择的预测准确性；尽管它总体上是驱动多样性的主要因素，但在某些染色体中，突变率变异具有可比的影响。我们还表明，重组通过其对背景选择的影响而增强多样性的作用，强于其通过诱变效应所产生的作用，从而解决了一场由来已久的争论。这项工作表明，对基因组生物学内在变异性的建模，能够显著提升我们解释人类遗传多样性的能力。与此同时，关于突变率与受约束位点密度之间未建模协方差的证据，再次激发了关于突变图景进化的持续讨论，尽管其起源仍有待进一步研究加以确定。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.02.727906v1?rss=1

🏷️ 因果推断 背景选择 突变率变异 人类遗传多样性 结构方程模型 重组