Tábita Hünemeier.

To build a representative atlas of cells, the Human Cell Atlas must take special care to include samples from donors of historically excluded and exploited ancestries. With community engagement and ethical partnership in mind, this network aims to fill this gap by generating the first comprehensive single-cell resolution atlases of gene expression and epigenetic variation in immune cells from Indigenous South American populations, before and after immune activation. Researchers will conduct community engagement activities in Chile, Brazil and Peru, including workshops and events and sharing research findings with communities. These findings will help inform future research and eventually treatment of diseases affecting Indigenous populations.

A história da conquista europeia do Continente Americano pode ser entendida como a história da disseminação de patógenos que levou ao colapso da maioria dos povos indígenas. As doenças infecciosas mais fatais se espalharam do Velho para o Novo Mundo, incluindo Varíola, Sarampo, Coqueluche, Catapora, Peste Bubônica, Tifo e Malária. Embora as epidemias pós-contato sejam bem estudadas, os dados das doenças pré-contato são limitados no registro histórico. No entanto, sabe-se que a Tuberculose (Mycobacterium tuberculosis) e a Tripanossomíase Americana (ou Doença de Chagas; Trypanosoma cruzi) surgiram muito antes da chegada dos europeus. Ainda assim, há limitada informação sobre o impacto da colonização na diversidade genética das populações nativas, e sobre como o colapso populacional alterou as relações patógeno hospedeiro ao longo dos últimos séculos. O presente projeto se propõe a estudar genomas completos de 28 indivíduos que viveram entre 1000 e 100 anos antes do presente em duas regiões das terras baixas da América do Sul: Costa Brasileira e Patagônia Atlântica. O sequenciamento do genoma completo de series temporais de indivíduos de uma mesma região é inédito e fundamental para entender o impacto das epidemias trazidas pelos europeus na diversidade nativa americana ao longo do tempo e quais são as consequências na resposta a doenças atuais.

The Native American populations are, since the first contact with Europeans, exposed to a myriad of pathogens from which they have been isolated for more than 15 centuries since their differentiation in Beringia. Examples abound of epidemics that plagued post-contact America, leading to the extinction of diverse native populations. Recent studies involving ancient and present-day individuals showed a decrease in genetic variability between 50% and 90% after the arrival of Europeans. The leading cause of death in Brazilian Natives today is respiratory complications in a consequence of infections. Therefore, given the current epidemic of COVID-19, it is crucial to study these historically vulnerable populations, contributing to a better understanding of the impact of disease outbreaks (past and present) on these populations, and investigating the existence of genetic differentiation in these individuals related to the evolution of SARS-CoV-2 infection. The present project intends to study COVID-19 under genomic and epidemiological aspects in 550 individuals belonging to two native populations, Tupiniquim and Guaraní-Mbyá, resident in Espírito Santo, with different levels of exposure to urban society. Given the extensive studies in these populations over the past decades, it will be possible to assess the evolution of the epidemic fully, whether the response is related to the genetic profile of these populations, and what the contribution of pre-existing clinical findings (i.e., tuberculosis, diabetes). Besides, it will be essential to transfer the findings in these native individuals to assess whether the potential for infection may be related to native ancestry in the Brazilian population.

The admixture of the Brazilian population is unique due to the strong presence of three parental groups Native Americans, Europeans, and sub-Saharan Africans (both East/West African), resulting in a highly genetically heterogeneous population. However, Brazilian genetic variation remains poorly investigated. We propose sequencing samples from the Longitudinal Study of the Adult Health (ELSA-Brasil), the largest ongoing prospective study in the Brazilian population. Since 2008, ELSABrasil has studied 15,000 individuals from different regions of Brazil to understand the development and progression of chronic diseases in particular, obesity, cardiovascular diseases, and diabetes. Data collected comprise more than 3,000 phenotypes, including semi-structured interviews, clinical exams, anthropometry, and craniometry. An ancestry study revealed the tri-hybrid nature of the ELSA sample (23 African, 18 Native American and 59 European ancestry). We will catalog and analyze genetic variation through whole-genome sequencing of this cohort to address questions of population history as well as genetic architecture underlying complex traits. We have key aims: (1) to increase the representation of non-Europeans and non-Asians in genomic research; (2) to understand phenotypic impacts of genetic variants within an admixed population; (3) to understand demographic and evolutionary processes shaping the Brazilian population.

Native American populations are the human group less studied as regards its genetic variability. Although the few studies using genomic array had helped to better understand the Native American populations structure, the genotyping platforms of this technique are based on the existing genetic variation of African, Asian and European populations, not taking into account the Native American variability, precisely because of the lack of reference genomes to be used. This lack of information has major implications in medical studies, since most of the studies of case-control performed today are done with conventional arrays, that are not suitable for studies in populations that exhibit large Native American component, like Mexicans, Peruvians and individuals from some regions of Brazil. The 1000 Genomes Project does not include the study of Native American populations, further increasing the neglect in the genetic information about these people. This project aims to fill this gap sequencing of 65 complete genomes of Native American populations in order to unlock the full genomic variability of these populations, establish the evolutionary processes involved in the generation and maintenance of this diversity, and assist in the development of high-fidelity methods for clinical studies involving admixed and Native American populations.

Mudanças na estrutura social e nas práticas culturais podem potencialmente promover a combinações inusitadas de freqüências alélicas que impulsionaram a evolução de novidades genéticas e fenotípicas durante a evolução humana. No entanto, casos específicos indicativos desta interação são escassos. Uma publicação recente do nosso grupo (Hünemeier et al., 2012) envolvendo investigação das conexões genótipo-fenótipo nos índios Xavánte e em outros cinco grupos indígenas do Brasil (Baniwa, Kayapó, Yanomama, Kaingang, Ticuna), ilustra como, no caso da espécie humana, a cultura é um fator adicional importante a ser considerado em estudos desta natureza. Nossas análises demonstraram que o background biológico dos Xavánte em menos de dois mil anos se alterou de maneira singular devido a fenômenos microevolutivos, em especial a deriva genética, catalisados por processos culturais, como aqueles que promovem fissão e fusão na propagação das aldeias, bom como por práticas culturais desta população. Mais detalhadamente, nossas análises mostraram que os Xavánte eram o grupo fenotipicamente muito diferenciado dos demais, caracterizado por maior perímetro cefálico, abóbadas mais longas e estreitas, rosto mais alto e estreito e nariz mais largo. Até o momento este trabalho é o único exemplo documentado de como práticas culturais podem ter catalisado processos microevolutivos e deste modo, gerando um extremo morfológico craniofacial. Pesquisadores num estudo recentemente publicado envolvendo pigmeus africanos da floresta equatorial (grupo notavelmente conhecido por apresentar a menor média de altura entre os humanos atuais) desenvolveram um novo enfoque para o estudo da arquitetura genética relacionada com um fenótipo complexo. O grupo coordenado pelo Dr. David Comas da Universidade Pompeu Fabra (Barcelona, Espanha) utilizou um método com enfoque genômico para determinar a covariação entre loci e medidas antropométricas referentes à estatura entre pigmeus e não-pigmeus da África (Mendizabal et tal., 2012). Estes autores encontraram um grande número de regiões associada ao fenótipo de baixa estatura que continham genes fundamentais para o desenvolvimento ósseo (tal como, PPPT3B) e previamente associados à variação de estatura em outras populações (SUPT3H-RUNX2). Este estudo fenotípico baseado em análises de varreduras genômicas e medidas antropométricas em nível populacional foi o primeiro a estabelecer uma pista sobre a os mecanismos genéticos envolvidos no fenótipo extremo encontrado em pigmeus africanos. Como já salientado, mudanças na estrutura social e nas práticas culturais podem potencialmente promover a combinações inusitadas de freqüências alélicas que impulsionaram a evolução de novidades genéticas, e consequentemente fenotípicas, durante a evolução humana. Mas no caso dos grupos indígenas, em particular nos Xavánte, quais seriam estes alelos? E como esta combinação aleatória levou em tão pouco a um fenótipo craniofacial tão extremo como o encontrado nos Xavántes do Planalto Central Brasileiro? O presente projeto busca responder estas questões usando a metodologia desenvolvida para o estudo dos pigmeus africanos em indígenas do Brasil, mais especificamente os Xavántes do Brasil Central.

We are an international, multidisciplinary consortium involving academic researchers studying the biological diversity of Latin Americans and its social context. We are currently focusing on individuals from five countries: Mexico, Colombia, Peru, Chile and Brazil. In these individuals we are performing a characterization of their physical appearance, examining their genetic make-up and social background, and evaluating their perception and attitudes regarding themselves and others. With this research we aim to probe a broad range of questions relevant to anthropological, biological and medical research. We also aim to explore the complex relationship between social and biological factors impinging on ideas about ethnic identity and race, and reflectively examine the motivations of biological research in Latin American populations. Our work is supported by the academic institutions involved: the Leverhulme Trust, the Biotechnology and Biological Sciences Research Council.