Цікавості

Людство дивовижно витривале: за сотні тисяч років клімат на планеті різко змінювався, але наш вид знову і знову знаходив способи вижити — завдяки культурі, технологіям і навіть змінам у генах. Нова робота команди Юсуке Ватанабе (Yusukе Wаtаnаbе) та Йошікі Вакіями (Yоshіkі Wаkіyаmа) з Токійського університету показує, що генетична гнучкість, яка допомагає нам жити в різних умовах сьогодні, могла зіграти ключову роль і під час останнього льодовикового періоду.Про це йдеться в дослідженні, яке описує аналіз давніх геномів мисливців-збирачів культури дзьомон. Статтю докладно розглянуто на сайті SсіеnсеАlеrt.

Культура дзьомон як «генетичний архів» холоду

Культура дзьомон існувала на Японському архіпелазі приблизно від 16 000 до 3 000 років тому і вважається цінним джерелом інформації про давні східноєвразійські популяції. Їхня предкова гілка, за оцінками, відокремилася від континентальних східноєвразійців близько 27 000–19 000 років тому — наприкінці останнього льодовикового періоду, коли до чверті суходолу була вкрита кригою.Через подальшу ізоляцію на островах геноми дзьомон зберегли сліди дуже давньої лінії, для якої в інших регіонах майже немає генетичних даних. Дослідники секвенували ДНК решток 25 людей дзьомон віком приблизно від 5 400 до 2 300 років і об’єднали ці дані з 17 уже опублікованими давніми геномами з усього архіпелагу.Попри кількатисячолітній часовий діапазон, у всіх цих зразках простежуються спільні, відмінні риси, успадковані від набагато давніших предків. Команда називає це своєрідним «генетичним архівом Верхнього палеоліту Східної Євразії».

Як відновлювали давні геноми і шукали сліди добору

Давня ДНК зазвичай сильно фрагментована та неповна. Щоб заповнити прогалини, вчені використали панель з 9 290 сучасних японських геномів: статистичні методи дозволили за зразком від нинішнього населення відновити відсутні фрагменти давніх послідовностей.Отримавши таке «доповнене» зібрання геномів, Ватанабе та колеги порівняли його з іншими популяціями та шукали сигнали позитивного природного добору — ділянки, де певні варіанти генів ставали частішими, ніби їх «підштовхувало» відбором.Кілька таких сигналів виявилися пов’язаними з механізмами, що допомагають витримувати холод, і разом склали досить виразну картину.

Коричневий жир і «тепло без тремтіння»

Частина виявлених варіантів генів стосувалася не тремтливого термогенезу — здатності тіла виробляти тепло без тремтіння м’язів. Цей процес переважно відбувається в коричневій жировій тканині, яка спалює жир для утворення тепла.Один із варіантів гена, раніше пов’язаний в експериментах із підвищеною теплопродукцією в коричневому жирі, мав частоту алеля близько 73 відсотки у людей дзьомон. Для порівняння, у сучасних східноазійських популяціях він зустрічається лише приблизно у 17 відсотках випадків.Також виявили ознаки добору варіантів генів, пов’язаних із масою тіла та обміном жирів у крові. На перший погляд це виглядає суперечливо: накопичення жиру допомагає зберігати тепло, але водночас організм може інтенсивніше спалювати цей жир, щоб генерувати тепло.На думку дослідників, у комплексі такі зміни могли допомагати одночасно й запасати енергію, і швидко робити її доступною для коричневого жиру, де вона спалюється з утворенням тепла. Це потенційно полегшувало підтримання температури тіла в умовах сильного холоду.

Паралелі з інуїтами і роль харчування

Цікаво, що подібну еволюційну траєкторію, схоже, пройшли й інші народи. Коли вчені вивчили ділянку геному, пов’язану з обробкою жирних кислот, виявилося, що в цьому регіоні геноми дзьомон більше нагадують геноми гренландських інуїтів, ніж сучасних східноазійських популяцій.Автори роботи пояснюють це збіжною еволюцією: різні популяції, опинившись у схожих умовах, незалежно виробили подібні генетичні рішення. Археологія підтримує цю ідею. Ранні вироби кераміки дзьомон зберігають сліди того, що водні ресурси відігравали важливу роль у їхньому раціоні. Разом із генетичними даними це свідчить про адаптацію до дієти з високим вмістом жиру та білка в холодному кліматі — подібно до інуїтів.

Крок за кроком до життя в льодову добу

Один із ключових моментів дослідження — спроба простежити, коли саме діяв природний добір на «холодові» варіанти. Скориставшись віком решток та генетичними зв’язками між ними, команда реконструювала, як змінювалася частота одного з таких варіантів у популяції дзьомон протягом тисячоліть.Аналіз показав, що найсильніший відбір на користь цього варіанта, ймовірно, припав саме на останній льодовиковий період, а вже після його завершення тиск добору послабився.Інші дані свідчать, що адаптація до холоду не була одноразовою подією. Деякі пов’язані з холодом варіанти вже існували в південніших популяціях, споріднених із предками дзьомон, тоді як інші стали поширеними лише у власне дзьомонівській гілці. Дослідники припускають, що пристосування відбувалося поступово, у міру міграції предків дзьомон на північ, де умови ставали дедалі суворішими.

Обмеження висновків і сучасне значення

Самі автори підкреслюють, що частина їхніх інтерпретацій залишається гіпотетичною. Відтворити фізіологію людей, які жили тисячі років тому, непросто, особливо з огляду на те, що їхні дієта й середовище суттєво відрізнялися від сучасних.Попри це, результати дають рідкісну можливість побачити, як природний добір міг допомогти людям вижити в одних із найекстремальніших умов, з якими стикався наш вид. Дослідження також вказує, що давні адаптації до холоду та специфічного харчування можуть і сьогодні впливати на варіації у здоров’ї та фізіології сучасних людей.Автори підсумовують, що такі роботи демонструють значення палеогеноміки для розуміння біології людини і потенційно — для громадського здоров’я, адже вони показують, як спадщина льодовикових епох досі відгукується в наших генах.Стаття Гени давніх людей допомогли пережити останній льодовиковий період з'явилася спочатку на Цікавості.