摘要 中心粒是确保细胞分裂过程中染色体精准分离的基本染色体区域，然而它们高度重复的序列历史上阻碍了其完整的组装和表征。因此，个体、群体及演化背景下的中心粒多样性全貌尚未得到充分探索。在这里，我们通过组装和表征来自5个大洲和28个群体的多样个体中的2110个中心粒来填补这一知识空白。利用为中心粒量身定制的生物信息工具，我们识别出变异，包括226种中心粒单倍型和1870种α-卫星高阶重复变体。尽管大多数中心粒只有一个动粒位点，但我们发现大约6%的中心粒具有双动粒，而不足1%的中心粒具有三动粒，我们通过长读长染色质谱和多代遗传验证了这一点。我们还表明，动粒位置与中心粒的基础序列和结构密切相关。为了了解演化变化的性质，我们将这些中心粒与人类泛基因组参考联盟组装的5747个中心粒进行了比较。我们展示了中心粒有20倍的突变率变异，部分中心粒有古代人类的基因渗透证据。我们在一个4代、28个成员的家庭中验证了这些突变率，并表明动粒位点是中心粒中突变最迅速的区域。我们提出了一种模式，揭示了中心粒序列与蛋白质之间的“军备竞赛”，在动粒位点内频繁突变，导致遗传和表观遗传格局的变化，从而最终让这些关键区域快速演化。主要内容 中心粒是介导有丝分裂和减数分裂过程中染色体分离的基本染色体基因组。尽管它们具有基本的重要性，但人类群体间其序列、结构和变异尚未完全了解。中心粒因由近乎相同的串联重复序列（α-卫星）组成，通常被排除在变异分析之外，这给使用标准方法和途径评估其变异带来了挑战。然而，最近在长读长测序和端粒至端粒基因组组装算法中的进展使得解析整个中心粒区域成为可能。在这些技术进展的基础上，群体规模的基因组项目开始揭示中心粒比以前所知的具有更多的遗传、表观遗传和结构多样性。在有限的样本中发现了α-卫星高阶重复（HOR）数组长度、组成、结构组织和动粒位置的变异，但全球人群中的人类中心粒变异的全面理解仍未解决。此外，关于中心粒如何演化、突变速度以及序列和染色质特征如何互动以指定动粒位点的基本问题尚不清楚。在这里，我们通过组装和表征来自65个个体的2110个完整中心粒来填补这一知识空白，这些个体代表了5个大洲和28个群体，随后用来自227个不同个体和一个28成员家系的6230个中心粒验证我们的发现（总共8340个中心粒）。通过开发针对中心粒区域优化的计算工具和流程，我们定义了中心粒序列和结构变异的格局，识别了单倍型和α-卫星HOR变体，并在所有染色体上绘制了动粒位置。此外，我们整合了长读长甲基化数据、CENP-A染色质剖析、多代遗传和古基因组数据，以表征塑造中心粒的功能和演化事件。这些分析为理解人类中心粒如何变异和演化，以及它们的基础结构如何支持在细胞分裂期间的染色体准确分离，提供了全面的基础。完整的2110个中心粒序列 人类基因组结构变异联盟（HGSVC）最近发布的65个近完整人类基因组组装，涵盖5个大洲和28个群体，提供了一个独特的机会来调查人类中心粒序列和结构的多样性、表观遗传特征的变异和演化轨迹上的差异，因此，我们首先寻求解析这65个基因组中每个中心粒的序列。为此，我们识别了从p臂到q臂完整组装的中心粒，且未存在大序列组装错误（方法），共识别出1246个这样的中心粒。意识到不同基因组组装程序（如Verkko）生成的中心粒