Когда земледельцы раннего каменного века впервые переселились в Европу с Ближнего Востока около 8000 лет назад, они встретились и начали смешиваться с существующими популяциями охотников-собирателей. Теперь полногеномные исследования сотен древних геномов того периода показывают больше предков охотников-собирателей в генах адаптивного иммунитета в смешанной популяции, чем можно было бы ожидать случайно.
Выводы, опубликованные в журнале Current Biology 23 марта, предполагают, что смешение двух групп привело к мозаике генетических вариаций, на которые воздействовал естественный отбор — процесс, посредством которого все организмы, включая человека, адаптируются и изменяются с течением времени.
Изменения в генах иммунитета появились в области главного комплекса гистосовместимости (MHC), кластера генов, которые кодируют поверхностные белки клеток и помогают нашей иммунной системе распознавать патогены. Исследователи также обнаружили еще большее количество фермерских предков в гене под названием SLC24A5, который участвует в пигментации кожи.
«Это говорит нам о том, что эти области генома подвергались естественному отбору», — сказал Том Дэви из Лаборатории древней геномики Института Фрэнсиса Крика в Лондоне. «Генетические варианты, преимущественно переносимые охотниками-собирателями в регионе MHC и фермерами в SLC25A5, увеличились по частоте в потомках».
В последние годы изучение древних геномов позволило ученым совершить путешествие в прошлое, чтобы проследить эволюцию человека и других организмов. В то время как большинство исследований древней ДНК были сосредоточены на археологических вопросах, Дэви и Понтус Скоглунд из Института Фрэнсиса Крика, а также Иэн Мэтисон и их коллеги из Университета Пенсильвании поняли, что растущая доступность стандартизированных и общих данных о древнем геноме теперь позволяет поставить новые вопросы о естественном отборе и адаптации человека в доисторические времена.
Они проанализировали полногеномную ДНК 677 человек, живших в эпоху мезолита и неолита в Европе. Их цель состояла в том, чтобы найти любые отклонения в наследственности в геномах смешанных особей и проверить, являются ли эти отклонения результатом естественного отбора, а не случайными изменениями.
Их анализ показал, что ген, связанный с пигментацией, был наиболее представлен среди местных предков эпохи неолита. Напротив, смешанная группа сохранила больше генов из важного локуса иммунитета MHC от охотников-собирателей. Исследователи говорят, что результаты могут просто отражать преимущество большего разнообразия иммунного ответа . С другой стороны, аллели MHC от охотников-собирателей могли быть положительно отобраны, потому что они способствовали большей выживаемости и адаптации к патогенам в группе неолита.
Хотя могли быть задействованы и другие факторы, результаты показывают, что иммунная функция является главной целью естественного отбора в популяциях позднего каменного века. Исследователи говорят, что усиление иммунитета у охотников-собирателей стало для них неожиданностью.
«Устоявшаяся идея состоит в том, что фермерский образ жизни способствовал иммунной адаптации из-за более плотных поселений, новых диет и близости к домашнему скоту», — сказал Скоглунд. «Когда группы земледельцев расширились с Ближнего Востока в Европу и смешались с местными охотниками-собирателями, естественным прогнозом было бы то, что гены иммунитета фермеров будут лучше всего адаптированы к сельскохозяйственному образу жизни и, таким образом, отобраны для него. Однако мы видим обратное, что предки охотников-собирателей обогащены локусом иммунитета MHC. Это может быть, например, потому, что охотники-собиратели уже были адаптированы к патогенам, обнаруженным в Европе, или это может быть результатом естественного отбора, благоприятствующего разнообразию генов иммунитета» .
Что касается изменений в пигментации, более ранние исследования также показали отбор по причинам, которые до конца не изучены. «Одна из гипотез заключается в том, что более светлая пигментация кожи позволяла фермерам синтезировать больше витамина D из ультрафиолетового излучения, в то время как охотники-собиратели могли получать достаточное количество витамина D из своего рациона», — говорит Мэтисон.
В целом, новое исследование впервые распространяет недавние результаты адаптивной примеси в области MHC на отбор в человеческой популяции каменного века. Исследователи говорят, что открытие большего разнообразия в локусе MHC открывает новые возможности для понимания адаптаций, которые произошли вместе с переходом к сельскохозяйственному образу жизни, который, как отмечают исследователи, был фундаментальным переходом, произошедшим во всем мире в истории человечества.
«Это исследование выявило естественный отбор во время сельскохозяйственного перехода в одном регионе мира, Европе, но другие регионы недостаточно изучены», — сказал Скоглунд. «Будущие исследования древней ДНК также смогут выяснить, в какой степени иммунитет был ключевой целью и в другие периоды изменения окружающей среды и образа жизни в ходе эволюции человека».
