Human population genetics of North Africa: insights into demography and functional variation

Abstract

Since the origins of humankind, North Africa has been involved in many demographic events, leading to a heterogeneous cultural and genetic landscape. However, it is largely underrepresented in genetic studies, and many questions remain unanswered. This thesis presents an in-depth genetic characterization (from hundreds of thousands genome-wide markers to whole-exome analyses) of different North African groups, considering cultural identity and focusing on functional variation. The analyses reveal genetic differences between groups potentially related to important socio-cultural demographic events. An important impact of recent demography in the genomes of these populations is shown, with changes in the distribution of biomedically relevant variation suggesting a decrease of purifying selection efficacy. This thesis also presents a detailed study of the genetic influence of trans-Saharan migrations in current-day North Africa, linking them to recent multi-origin slave-trade. These studies advance in the exploration of North Africa's genetic landscape and its relationship with demography, and stress the need for more data to achieve a complete view of these matters.

Des dels orígens de la humanitat, el Nord d’Àfrica ha estat l’escenari de nombrosos esdeveniments demogràfics, creant un escenari d’alta heterogeneïtat genètica i cultural. Malgrat això, la majoria d’estudis genètics ignoren el Nord d’Àfrica, i moltes preguntes segueixen obertes. Aquesta tesi presenta una caracterització genètica exhaustiva (analitzant des de cententars de milers de marcadors genòmics fins a exomes complets) de diverses poblacions nord-africanes, tenint en compte la seva identitat cultural i amb especial atenció a la variació funcional. Els anàlisis mostren diferències genètiques entre grups potencialment relacionades amb importants esdeveniments demogràfics i socioculturals. Revelen un impacte important de la demografia recent, amb canvis en la distribució de variants amb rellevància biomèdica, suggerint una menor eficàcia de la selecció purificadora. Aquesta tesi també presenta un estudi detallat de la influència genètica en poblacions nord-africanes actuals de les migracions trans-Saharianes, relacionant-les amb el tràfic d’esclaus recent amb múltiples orígens. Aquests estudis representen un avenç en l’exploració del paisatge genètic del Nord d’Àfrica i la seva relació amb la demografia, i posen de manifest la necessitat d’augmentar les dades disponibles per tenir-ne una visió completa.