Необычный ген изменил жителей Анд: при чем здесь картофель (фото)
Ученые, исследующие население Анд, обнаружили, что картофель, вероятно, влиял на биологию человека на протяжении тысячелетий. Картофель стал надежным источником пищи в этом регионе и, вероятно, повлиял на то, как местное население приспосабливалось с течением времени.
Жизнь на больших высотах в таких регионах, как Перу, сопровождалась суровыми условиями, в частности ограниченным кислородом, резкими перепадами температур и периодами недостатка пищи, пишет Фокус.
У Фокус.Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!
Исследователи обнаружили, что коренные группы Анд имели чрезвычайно большое количество копий гена, связанного с перевариванием крахмала. Ученые утверждают, что эта генетическая особенность, вероятно, развилась после того, как картофель стал основной составляющей местного рациона 6 000-10 000 лет назад.
Ген, известный как AMY1, производит фермент, который начинает расщеплять крахмал во рту. Разные люди имеют разное количество копий AMY1, но исследователи обнаружили, что у населения Анд этот показатель был одним из самых высоких, которые когда-либо фиксировались.
У жителей Перу в среднем есть около 10 копий этого гена — это самый высокий показатель среди 83 популяций, включенных в исследование. Ученые подсчитали, что особи с большим количеством копий получали примерно 1,24-процентное преимущество в выживании или размножении в каждом поколении.
Соавтор исследования Абигейл Бигем объяснила важность этих выводов в пресс-релизе. "Высокогорные Анды известны как регион, богатый на возможности для понимания эволюционной адаптации человека — например, гипоксии, при которой ткани не получают достаточно кислорода", — сказала Бигем. "Это новое исследование демонстрирует, насколько Анды полезны для понимания эволюционной адаптации человека к другим селективным экологическим факторам, таким как рацион питания".
Чтобы лучше понять генетическую закономерность, исследователи сравнили андские популяции с группами, имевшими общих предков, но отличавшимися пищевыми традициями, в частности с майя. В отличие от андских сообществ, майя не зависели в значительной степени от выращивания картофеля. Ученые обнаружили, что майя имели меньше копий AMY1, что указывает на то, что долгосрочный рацион играл большую роль, чем общее происхождение.
Исследование показало, что преимущество, связанное с AMY1, было относительно небольшим, но стало важным на протяжении многих поколений. Особи с большим количеством копий этого гена эффективнее перерабатывали крахмал, что увеличивало их шансы на выживание и размножение. Со временем эти генетические признаки стали более распространенными среди андских популяций.
Исследователи отметили, что генетическая вариация существовала еще до того, как картофель получил широкое распространение. Естественный отбор не создал новой мутации. Зато люди с меньшим количеством копий постепенно становились менее распространенными, тогда как те, кто имел большее количество копий AMY1, имели большую вероятность передать свои гены будущим поколениям.
Соавтор Омер Гоккумен отметил, что эти доказательства отличаются на фоне предыдущих исследований по рациону и генетике. "Биологи давно подозревали, что различные группы людей развили генетические адаптации в ответ на свой рацион", — сказал Гоккумен в пресс-релизе, — "но есть очень мало случаев, где доказательства настолько убедительны".
Исследовательская группа также изучила другой важный фактор, который мог повлиять на генетические закономерности. После контакта с европейцами в XV веке коренные народы по всей Америке подверглись массовому сокращению численности из-за болезней, голода и конфликтов. Такие события могут сильно влиять на генетическую изменчивость, затрудняя отделение древних эволюционных изменений от более поздних потерь населения.
Используя сверхдлинное секвенирование ДНК и большие геномные базы данных, ученые обнаружили, что высокое количество копий AMY1 уже было распространено в Андах за тысячи лет до прибытия европейцев. Это подтвердило вывод, что генетические изменения были вызваны естественным отбором, связанным с рационом питания, а не обезлюдением.
Результаты исследования продемонстрировали, насколько сильно пищевые привычки могут влиять на биологию человека. Исследователи утверждают, что геном человека продолжает реагировать на значительные изменения в рационе и окружающей среде даже в относительно недавние периоды истории.
Ранее Фокус писал об исследовании древнего искусственного острова в Шотландии. Ученые нашли доказательства того, что остров старше Стоунхенджа.
Также мы рассказывали о таинственных зеленых камнях, обнаруженных в испанской пещере. Археологи смогли узнать, зачем их использовали тысячи лет назад.
При написании этого материала использованы источники: Discovery, Nature.