Богатая мясом диета и один вариант гена помогли эволюции современных людей

Фото из открытых источников

Две черты, которые отличают современных людей от нечеловеческих приматов, — это более высокий рост и более высокая скорость основного обмена веществ. В публикации в Cell Genomics исследователи выявили генетический вариант, который способствовал совместной эволюции этих черт. Эта мутация, по-видимому, помогает людям становиться выше, особенно когда они потребляют много мяса.

«Сдвиг в питании с преимущественно растительной диеты на увеличение потребления мяса знаменует собой важную веху в эволюции человека», — говорят соавторы Цзинь Ли и Хэ Хуан из Университета Фудань. «Предыдущие исследования предполагали, что этот сдвиг повлиял на многие черты и фенотипы анатомически современных людей. Поэтому неудивительно, что рост также мог быть затронут».

Исследователи использовали британский Биобанк, ресурс биологических образцов и геномных данных 500 000 человек, для выявления генетических корреляций между ростом и скоростью основного обмена веществ и обнаружили более 6000 потенциальных причинных вариантов.

После сужения вероятного функционального воздействия этих вариантов, включая их влияние на последовательности белков и экспрессию генов, особый регуляторный вариант ACSF3 оказался особенно многообещающим. Дальнейшие эксперименты показали, что вариант, названный rs34590044-A, повышает экспрессию ACSF3 в печени современных людей по сравнению с другими обезьянами.

«У анатомически современных людей базовый уровень метаболизма и телосложение демонстрируют заметные эволюционные различия по сравнению с нечеловекообразными обезьянами», — говорит соавтор исследования Шаохуа Фань из Университета Фудань в Шанхае, Китай. «Хотя обе характеристики, особенно рост, были тщательно изучены, эволюционные механизмы, лежащие в основе этих изменений, остаются сравнительно малоизученными. Вот почему мы решили сосредоточиться на этих двух характеристиках одновременно».

Для дальнейшей проверки этих результатов и определения того, как они соотносятся с чертами современного человека, группа провела подробный функциональный анализ варианта и его влияния на экспрессию ACSF3, используя как клеточные, так и мышиные модели.

Хотя механизм, посредством которого ACSF3 действует на организм, до конца не изучен, он, по-видимому, локализуется в митохондриях, что, по словам авторов, объясняет его влияние на метаболизм. Повышенная экспрессия ACSF3 также, по-видимому, способствует формированию костей, что может способствовать увеличению роста.

В эксперименте на мышах, которым давали незаменимые аминокислоты, характерные для мясной диеты, исследователи также заметили, что при повышенной экспрессии ACSF3 «мясная» диета приводила как к увеличению длины тела, так и к более высокой скорости основного обмена веществ.

Группа отмечает, что продолжающееся изучение популяций по всему миру с использованием комбинации подходов, включая мультиомику, экспериментальные технологии, вычислительные алгоритмы и разнообразные коллекции древней ДНК, важно для улучшения нашего понимания сложных эволюционных процессов.

«Это исследование раскрывает сложное взаимодействие генетических, экологических и демографических факторов, которые способствовали появлению и эволюции анатомически современных людей», — говорит Фань. «Оно также имеет важные последствия для понимания восприимчивости и резистентности при современных метаболических расстройствах, таких как диабет 2 типа, ожирение и метаболический синдром».

Исследователи ожидают, что многие другие черты могли совместно эволюционировать через схожие механизмы. Они планируют продолжить исследование генетической основы метаболического гомеостаза в эволюции человека с целью определения того, как предки человека адаптировались к различным диетам на протяжении эволюционной истории.