摘要：

着丝粒是维持染色体准确分离的关键区域，但其高度重复的α-卫星序列长期难以完整组装，人类群体中着丝粒究竟存在多大差异、又如何快速演化，仍缺乏系统认识。2026年7月29日，美国宾夕法尼亚大学Glennis A. Logsdon团队联合人类基因组结构变异联盟和人类泛基因组参考联盟，在Nature发表题为“A global view of human centromere variation and evolution”的研究论文（doi: 10.1038/s41586-026-10841-9），对人类着丝粒的遗传结构、表观遗传状态和代际突变进行了大规模分析。研究首先从覆盖5大洲、28个人群的65名个体中获得2,110个完整着丝粒，并结合227名个体的5,747个泛基因组着丝粒及一个28人四代家系中的483个着丝粒，最终分析8,340个着丝粒。结果鉴定出226种主要着丝粒单倍型和1,870种新的α-卫星高阶重复变体，且7条染色体中最常见的单倍型并未被CHM13或CHM1参考基因组代表，说明单一参考基因组难以覆盖真实的人群多样性。研究还发现，着丝粒在长度、重复单元组成、倒位、重复、缺失、移动元件插入及甲基化状态等方面均存在广泛变异，并鉴定到罕见的13号与22号染色体着丝粒内重组事件。约94%的着丝粒仅含一个推定动粒位点，约6%含两个，极少数含三个；动粒位置并非随机，而更倾向于形成在序列一致性较高、组成更均一的α-卫星区域。部分第10号和第21号染色体古老单倍型富集尼安德特人和丹尼索瓦人特异序列，提示可能受到古人类渐渗影响。研究进一步发现，着丝粒平均突变率约为邻近唯一序列的16.4倍，不同染色体之间相差约20倍；四代家系中直接检测到206个新生单核苷酸变异和43个新生结构变异，其中动粒相关低甲基化区域突变最快。作者据此提出，动粒偏好在高度同质的重复序列上组装，而这些区域又更易发生重组和结构变化，从而不断改变局部甲基化和动粒位置，形成着丝粒DNA与结合蛋白之间持续的变化。该研究建立了目前最全面的人类着丝粒变异与进化资源，为理解染色体分离、非整倍体、生殖健康及基因组快速演化提供了重要基础。

 

推荐人：张帆,吕雪梅