Незвичайний ген змінив жителів Анд: до чого тут картопля

Життя на великих висотах у таких регіонах, як Перу, супроводжувалося суворими умовами, зокрема обмеженим киснем, різкими перепадами температур та періодами нестачі їжі, пише Фокус.

У Фокус.Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Дослідники виявили, що корінні групи Анд мали надзвичайно велику кількість копій гена, пов'язаного з перетравленням крохмалю. Вчені стверджують, що ця генетична особливість, ймовірно, розвинулася після того, як картопля стала основною складовою місцевого раціону 6 000–10 000 років тому.

Ген, відомий як AMY1, виробляє фермент, який починає розщеплювати крохмаль у роті. Різні люди мають різну кількість копій AMY1, але дослідники виявили, що у населення Анд цей показник був одним із найвищих, які коли-небудь фіксувалися.

У жителів Перу в середньому є близько 10 копій цього гена — це найвищий показник серед 83 популяцій, включених у дослідження. Вчені підрахували, що особини з більшою кількістю копій отримували приблизно 1,24-відсоткову перевагу у виживанні або розмноженні в кожному поколінні.

Співавторка дослідження Абігейл Бігем пояснила важливість цих висновків у прес-релізі. "Високогірні Анди відомі як регіон, багатий на можливості для розуміння еволюційної адаптації людини — наприклад, гіпоксії, при якій тканини не отримують достатньо кисню", — сказала Бігем. "Це нове дослідження демонструє, наскільки Анди корисні для розуміння еволюційної адаптації людини до інших селективних екологічних факторів, таких як раціон харчування".

Щоб краще зрозуміти генетичну закономірність, дослідники порівняли андські популяції з групами, що мали спільних предків, але відрізнялися харчовими традиціями, зокрема з мая. На відміну від андських спільнот, мая не залежали значною мірою від вирощування картоплі. Вчені виявили, що мая мали менше копій AMY1, що вказує на те, що довгостроковий раціон відігравав більшу роль, ніж спільне походження.

Дослідження показало, що перевага, пов’язана з AMY1, була відносно невеликою, але стала важливою упродовж багатьох поколінь. Особи з більшою кількістю копій цього гена ефективніше переробляли крохмаль, що збільшувало їхні шанси на виживання та розмноження. З часом ці генетичні ознаки стали більш поширеними серед андських популяцій.

Дослідники наголосили, що генетична варіація існувала ще до того, як картопля набула широкого поширення. Природний відбір не створив нової мутації. Натомість люди з меншою кількістю копій поступово ставали менш поширеними, тоді як ті, хто мав більшу кількість копій AMY1, мали більшу ймовірність передати свої гени майбутнім поколінням.

Співавтор Омер Гоккумен зазначив, що ці докази вирізняються на тлі попередніх досліджень щодо раціону та генетики. "Біологи давно підозрювали, що різні групи людей розвинули генетичні адаптації у відповідь на свій раціон", — сказав Гоккумен у прес-релізі, — "але є дуже мало випадків, де докази настільки переконливі".

Дослідницька група також вивчила інший важливий фактор, який міг вплинути на генетичні закономірності. Після контакту з європейцями у XV столітті корінні народи по всій Америці зазнали масового скорочення чисельності через хвороби, голод та конфлікти. Такі події можуть сильно впливати на генетичну мінливість, ускладнюючи відокремлення давніх еволюційних змін від більш пізніх втрат населення.

Використовуючи наддовге секвенування ДНК та великі геномні бази даних, вчені виявили, що висока кількість копій AMY1 вже була поширеною в Андах за тисячі років до прибуття європейців. Це підтвердило висновок, що генетичні зміни були спричинені природним відбором, пов’язаним із раціоном харчування, а не знелюдненням.

Результати дослідження продемонстрували, наскільки сильно харчові звички можуть впливати на біологію людини. Дослідники стверджують, що геном людини продовжує реагувати на значні зміни в раціоні та навколишньому середовищі навіть у відносно недавні періоди історії.

Раніше Фокус писав про дослідження древнього штучного острова у Шотландії. Вчені знайшли докази того, що острів старіший за Стоунгендж.

Також ми розповідали про таємничі зелені камені, виявлені у іспанській печері. Археолги змогли дізнатися, навіщо їх використовували тисячі років тому.

Під час написання цього матеріалу використано джерела: Discovery, Nature.