13.10.2017

Неандертальцы больше не рыжие

Как только стало известно, что в наших генах есть два «неандертальских процента», генетики начали выяснять, что эти древние генетические варианты дали современному человечеству. Очевидно, что неандертальский вклад мог иметь как положительный, так и отрицательный эффект. Либо — вообще никак не проявляться в нашем организме. Учёным удалось показать, что некоторые аллели, доставшиеся нам от неандертальцев, явно вредны, и отбор работал против них. Но есть и «архаические» варианты генов, частота которых в человеческих популяциях росла, а это — признак положительного отбора. Значит — польза была! Исследования показывали, что такие неандертальские варианты связаны с иммунитетом, обменом веществ, цветом кожи и волос. Однако изучать то, как влияет на нашу жизнь неандертальское наследие, крайне сложно. Ведь бoльшая часть неандертальских аллелей встречается в человеческих популяциях редко (с частотой менее 2%). А ещё проблема в том, что не так велико число людей, для которых известен и генотип, и фенотип (то есть и ДНК, и биологические характеристики их организма). А как без этого оценить работу генов?

Недавно учёные обратились к крупной медицинской базе данных, содержащей медкарты и генотипы 28 тыс. людей. Удалось показать, что ряд неандертальских аллелей положительно либо отрицательно влияют на риск некоторых заболеваний кожи, связаны с проблемами свёртываемости крови и даже с развитием депрессии.

Генетики из Института эволюционной антропологии Общества Макса Планка (нем. Max-Planck-Institut fur evolutionare Anthropologie, MPI-EVA) обратились к ещё более обширной базе данных — биобанку Великобритании. В этом электронном каталоге собрана информация о геномах, а также о 136 «базовых фенотипах», то есть определённых характеристиках более 500 тыс. людей — их внешности, рационе, поведении и заболеваниях. Специалисты постарались оценить связь неандертальских аллелей с фенотипами 112 тыс. человек из биобанка. Сопоставив геномы из этой выборки с «эталонным» геномом неандертальца из Денисовой пещеры, исследователи выявили 800 тыс. однонуклеотидных полиморфизмов (ОНП, англ. Single nucleotide polymorphism, SNP, произносится как снип) неандертальского происхождения и с помощью статистических методов стали искать связи между ними и различными биологическими характеристиками. Таких существенных связей нашли 15 штук — в том числе аллели, связанные с большей длиной тела, уменьшением количества жира в ногах; аллели, влияющие на частоту сердцебиения. Замечательно, что более половины найденных связей касаются человеческой кожи и волос. Казалось бы, результат согласуется с предыдущими исследованиями. Но раньше генетикам приходилось спекулировать. О влиянии того или иного аллеля, допустим, на цвет кожи, судили по тому, что он находится рядом с каким-нибудь известным геном. Теперь, сопоставляя генотип и фенотип, учёные могли выяснить влияние генов напрямую.

Результаты оказались неожиданными. Вспомним, что неандертальцев в последние годы изображают рыжеволосыми. Дело в том, что в исследовании 2007 года, ещё до полной расшифровки неандертальского генома, у двух неандертальцев был обнаружен вариант гена MC1R, связанный с рыжеволосостью (MC1R — ключевой ген, определяющий цвет волос). Однако сейчас в распоряжении генетиков есть два полных неандертальских генома — из Денисовой пещеры и из Виндии в Хорватии, и, судя по их вариантам MC1R, рыжеволосыми эти древние люди не были. А у рыжеволосых из биобанка Великобритании частота неандертальских аллелей генов, связанных с цветом волос, оказалась низкой. Исследователи пришли к выводу, что рыжеволосость едва ли досталась европейцам от неандертальцев. А среди самих неандертальцев если и встречались рыжие, то этот оттенок волос вряд ли преобладал.

Ещё два архаичных аллеля связаны с пигментацией кожи. Первый встречается у 66% европейцев, и этот вариант связывают с возрастающей частотой солнечных ожогов у детей и слабым загаром. Судя по частоте, этот вариант гена подвергался положительному отбору, то есть был полезен для наших предков.

Ещё один неожиданный результат: второй неандертальский аллель (связанный с кожной пигментацией и встречающийся у европейцев с частотой 19%) показал ассоциацию с более тёмной кожей.

Анализ выявил ещё 6 неандертальских генетических вариантов, влияющих на цвет кожи и волос и дающих противоположные эффекты: у светловолосых индивидов повышенная частота одного архаичного гаплотипа, у брюнетов — другого; два неандертальских гаплотипа на 6-й хромосоме коррелируют со светлой кожей. Такой разброс эффектов, которые оказывают разные неандертальские варианты генов на человеческий организм, вынуждает учёных сделать вывод: точно определить, какого цвета были кожа и волосы у неандертальцев, затруднительно (тем более что на неандертальцев те же аллели могли оказывать не такой эффект, как на современного сапиенса).

От цвета кожи и волос — к человеческим хронотипам, то есть характерам суточной активности. Два неандертальских аллеля показали связь с типом «сов», то есть людей, наиболее активных вечером, а также склонных дремать днём (ранее было показано, что на хронотипы людей влияют гены ASB1 и EXOC6). А ещё обнаружилось, что частота неандертальских аллелей ASB1 возрастает с географической широтой. Очевидно, что продолжительность светового дня и связанный с ней характер человеческой активности зависят от расстояния до экватора.

Заманчиво думать, что неандертальцы заметно повлияли на нашу кожу, волосы и даже склонность поздно ложиться и спать до полудня. Вот ведь сколько их аллелей обнаружилось! Однако если признак определяется множеством генов, то вклад каждого гена может быть невелик. Оценить влияние конкретных генетических вариантов непросто, особенно в случае архаических аллелей, которые, как правило, встречаются с низкой частотой. Авторы поэтому решили проверить, какие аллели сильнее влияют на конкретные признаки человека — неандертальские или «родные», сапиентные? Для чего по специальной методике сравнили вклад архаических аллелей и 1000 «неархаических» аллелей такой же частоты. Получилось, что для подавляющего большинства признаков (130 из 136) нет никакой разницы между вкладом неандертальских и сапиентных аллелей. Картинка другая только для 6 базовых фенотипов. В четырёх из них, включающих особенности сна, «одиночество» (из категории «душевное здоровье»!), «частоту незаинтересованности в последние 2 недели» (!!) и «статус курения», вклад неандертальских аллелей значительней, чем следовало бы ожидать, исходя из их частоты. Для оставшихся двух (лёгкость загара и... потребление свинины), наоборот, неандертальский вклад ниже сапиентного.

Итак, в целом неандертальский вклад получается «нейтральным»: для большинства признаков, включая цвет кожи и волос, влияние неандертальских и сапиентных аллелей одинаково.

Не подтвердились некоторые ранее полученные результаты, например, о связи между неандертальским наследием и склонностью к ожирению. Возможно, это вызвано различиями выборки: в предыдущих исследованиях участвовали пациенты, уже проходящие лечение, а в биобанке хранятся данные обычных волонтёров.

Обратите внимание, что те признаки, для которых в этом исследовании показано влияние неандертальского наследия, так или иначе связаны с длительностью светового дня. Цвет кожи, режим сна и бодрствования, даже настроение зависят от того, сколько солнечного света мы получаем. Неандертальцы, жившие в Евразии сотни тыс. лет, были адаптированы к низкому уровню ультрафиолета и сезонным колебаниям длительности светового дня лучше, чем пришедшие из Африки кроманьонцы, которым и передали свои адаптации. Поток генов от неандертальцев продолжает влиять на эти наши особенности сегодня — так заканчивают авторы статью. Честно говоря, у меня после прочтения этой статьи наступил некий отходняк. Только что я запоем читал книгу Сванте Паабо (швед. Svante Paabo) «Неандерталец» — об успехах на ниве палеогенетики. И вот начавший обретать плоть образ неандертальца — рыжеволосого, светлокожего — вновь потускнел. Эх. Кости всё-таки остаются более твёрдой — во всех отношениях — основой для реконструкций.

Александр Соколов

Источники:

1. 22century.ru