High-altitude hypoxia (reduced inspired oxygen tension due to decreased barometric pressure) exerts severe physiological stress on the human body. Two high-altitude regions where humans have lived for millennia are the Andean Altiplano and the Tibetan Plateau. Populations living in these regions exhibit unique circulatory, respiratory, and hematological adaptations to life at high altitude. Although these responses have been well characterized physiologically, their underlying genetic basis remains unknown. We performed a genome scan to identify genes showing evidence of adaptation to hypoxia. We looked across each chromosome to identify genomic regions with previously unknown function with respect to altitude phenotypes. In addition, groups of genes functioning in oxygen metabolism and sensing were examined to test the hypothesis that particular pathways have been involved in genetic adaptation to altitude. Applying four population genetic statistics commonly used for detecting signatures of natural selection, we identified selection-nominated candidate genes and gene regions in these two populations (Andeans and Tibetans) separately. The Tibetan and Andean patterns of genetic adaptation are largely distinct from one another, with both populations showing evidence of positive natural selection in different genes or gene regions. Interestingly, one gene previously known to be important in cellular oxygen sensing, EGLN1 (also known as PHD2), shows evidence of positive selection in both Tibetans and Andeans. However, the pattern of variation for this gene differs between the two populations. Our results indicate that several key HIF-regulatory and targeted genes are responsible for adaptation to high altitude in Andeans and Tibetans, and several different chromosomal regions are implicated in the putative response to selection. These data suggest a genetic role in high-altitude adaption and provide a basis for future genotype/phenotype association studies necessary to confirm the role of selection-nominated candidate genes and gene regions in adaptation to altitude.

Most individuals throughout the Americas are admixed descendants of Native American, European, and African ancestors. Complex historical factors have resulted in varying proportions of ancestral contributions between individuals within and among ethnic groups. We developed a panel of 446 ancestry informative markers (AIMs) optimized to estimate ancestral proportions in individuals and populations throughout Latin America. We used genome-wide data from 953 individuals from diverse African, European, and Native American populations to select AIMs optimized for each of the three main continental populations that form the basis of modern Latin American populations. We selected markers on the basis of locus-specific branch length to be informative, well distributed throughout the genome, capable of being genotyped on widely available commercial platforms, and applicable throughout the Americas by minimizing within-continent heterogeneity. We then validated the panel in samples from four admixed populations by comparing ancestry estimates based on the AIMs panel to estimates based on genome-wide association study (GWAS) data. The panel provided balanced discriminatory power among the three ancestral populations and accurate estimates of individual ancestry proportions (R² > 0.9 for ancestral components with significant between-subject variance). Finally, we genotyped samples from 18 populations from Latin America using the AIMs panel and estimated variability in ancestry within and between these populations. This panel and its reference genotype information will be useful resources to explore population history of admixture in Latin America and to correct for the potential effects of population stratification in admixed samples in the region.