Ген от денисовцев помог предкам коренных американцев выжить

Скрещивание с денисовцами привнесло ген MUC19, который, вероятно, помог выжить предкам коренных народов Америки. Credit: Shutterstock

Новое исследование предоставляет свежие доказательства того, что древнее скрещивание с архаичными человеческими видами могло снабдить современных людей генетическими вариациями, которые помогли им адаптироваться к новым условиям при расселении по всему миру.

Исследование, опубликованное в журнале Science, сосредоточилось на гене MUC19, который участвует в производстве белков, формирующих слюну и слизистые барьеры в дыхательных и пищеварительных трактах. Учёные показали, что вариант этого гена, унаследованный от денисовцев — загадочного вида архаичных людей, — присутствует у современных латиноамериканцев с генетическим наследием коренных народов Америки, а также в ДНК, собранной у индивидов, обнаруженных на археологических стоянках по всей Северной и Южной Америке.

Частота, с которой ген встречается в современных человеческих популяциях, указывает на то, что он подвергался значительному естественному отбору. Это означает, что он давал преимущество в выживании или репродукции тем, кто его нёс. Не совсем ясно, в чём именно заключалось это преимущество, но, учитывая вовлечённость гена в иммунные процессы, он мог помочь популяциям бороться с патогенами, с которыми они столкнулись при миграции в Америку тысячи лет назад.

«С эволюционной точки зрения это открытие показывает, как древнее скрещивание может иметь последствия, которые мы видим до сих пор», — сказала автор исследования Эмилия Уэрта-Санчес, профессор экологии, эволюции и организменной биологии в Университете Брауна. — «С биологической точки зрения мы идентифицируем ген, который, по-видимому, является адаптивным, но функция которого ещё не охарактеризована. Мы надеемся, что это приведёт к дополнительным исследованиям того, что на самом деле делает этот ген».

Уэрта-Санчес является соавтором исследования вместе с Фернандо Вильянеа, бывшим постдокторантом Университета Брауна, а ныне сотрудником Университета Колорадо в Боулдере; Дэвидом Пидом, аспирантом Университета Брауна; и международной командой коллег.

О денисовцах, живших в Азии между 300 000 и 30 000 лет назад, известно не так много — лишь несколько небольших окаменелостей из Денисовой пещеры в Сибири, две челюстные кости, найденные в Тибете и на Тайване, и почти полный череп из Китая, обнаруженный в этом году. Ископаемый образец пальца из Сибири содержал древнюю ДНК, что позволяет учёным искать общие гены между денисовцами и современными людьми. Предыдущее исследование под руководством Уэрта-Санчес показало, что версия гена под названием EPAS1, полученная от денисовцев, могла помочь шерпам и другим тибетцам адаптироваться к высокогорью.

В этом исследовании учёные сравнили ДНК денисовцев с современными геномами, собранными в рамках проекта «1000 Genomes», который представляет собой обзор всемирного генетического разнообразия. Исследователи обнаружили, что унаследованный от денисовцев ген MUC19 присутствует с высокой частотой в латиноамериканских популяциях, имеющих генетическое наследие коренных народов Америки. Учёные также искали этот ген в ДНК 23 индивидов, собранных на археологических стоянках на Аляске, в Калифорнии, Мексике и других частях Америки. Унаследованный от денисовцев вариант также присутствовал с высокой частотой у этих древних людей.

Команда использовала несколько независимых статистических тестов, чтобы показать, что вариант гена MUC19 от денисовцев достиг необычно высоких частот в древних популяциях коренных американцев и у современных людей коренного происхождения, и что ген расположен на необычно длинном участке архаичной ДНК — оба признака того, что естественный отбор повысил его распространённость. Исследование также показало, что ген, вероятно, был передан через скрещивание от денисовцев другой архаичной популяции — неандертальцам, которые затем скрещивались с современными людьми.

«Как правило, генетическая новизна генерируется через очень медленный процесс, — сказала Уэрта-Санчес. — Но эти события скрещивания были внезапным способом введения большого количества новых вариаций».

В данном случае, по её словам, этот «новый резервуар генетических вариаций», по-видимому, помог современным людям при миграции в Америку, возможно, обеспечив усиление иммунной системы.

«Что-то в этом гене явно было полезно для этих популяций — и, возможно, всё ещё является или будет в будущем», — добавила Уэрта-Санчес.

Она надеется, что признание важности гена стимулирует новые исследования его функции, чтобы раскрыть новые биологические механизмы, особенно поскольку он включает кодирующие генетические варианты, изменяющие последовательность белка.

Исследование было поддержано Фондом Лики, Национальными институтами здравоохранения США, Фондом Альфреда П. Слоана, Стипендией для аспирантов по биологии и медицине семьи Блаватник, Программой докторантуры Университета Брауна в области биологической науки о данных, Фондом Берроуза Велкома и Программой по человеческому фронтиру в науке.