Люди эволюционировали, чтобы соответствовать местному уровню микроэлементов

Большинство человеческих популяций эволюционировали, чтобы справляться с низким или высоким локальным уровнем микроэлементов, таких как цинк, но эти локальные адаптации теперь могут быть проблематичными.

В прошлом количество цинка и других микроэлементов в рационе человека определялось в основном их содержанием в местных почвах. Теперь доказано, что наши предки эволюционировали, чтобы справляться с локальными колебаниями уровня микроэлементов по мере миграции по всему миру.

Это могло привести к некоторым серьёзным побочным эффектам – например, возможно, что низкий рост некоторых народов по всему миру является побочным продуктом адаптации к низкому уровню йода. Также возможно, что эти адаптации в прошлом приводят к тому, что некоторые люди сегодня получают слишком много или слишком мало определённых микроэлементов.

«На протяжении большей части эволюции человека состав микроэлементов в вашем рационе зависел от почвы», – говорит Джасмин Риз из Пенсильванского университета.

Её команда просканировала почти 900 геномов людей со всего мира, чтобы найти доказательства адаптации к локальным уровням 13 микроэлементов, включая железо, марганец и селен. Для этого команда искала признаки положительного отбора в 270 генах, связанных с усвоением этих элементов, то есть генные варианты, которые стали более распространенными в определённых популяциях, поскольку обеспечивали преимущество.

Наиболее убедительные доказательства были получены в генах, связанных с йодом, у народов майя Центральной Америки. Аналогичные признаки были обнаружены также у народов мбути и биака в Центральной Африке, которые имеют более низкий рост, чем большинство людей.

В 2009 году было высказано предположение, что низкий рост народов мбути и биака может быть обусловлен адаптацией к низкому содержанию йода. Это связано с тем, что гены, связанные с йодом, влияют на активность гормонов щитовидной железы, которая, в свою очередь, влияет на рост. Известно также, что эти народы менее склонны к зобу – увеличению щитовидной железы из-за дефицита йода в рационе – чем соседние группы.

Поскольку майя также отличаются очень низким ростом, говорит Рис, её выводы подтверждают идею о том, что адаптация к низкому содержанию йода влияет на рост. Она и её коллеги также отмечают, что почвы тропических лесов в регионе майя, как известно, бедны йодом.

«Это весьма спорно», – говорит она. «Мы не можем точно сказать, что является причиной этого низкого роста, но мы наблюдаем, по крайней мере, совпадение, когда, по-видимому, существует отбор генов, связанных с йодом, у этих низкорослых популяций».

У уйгуров и брагуи в Центральной и Южной Азии, где уровень магния в почве особенно высок, наблюдается сильный отбор, затрагивающий два гена, связанных с усвоением магния. Некоторые из этих вариантов генов ранее связывали с низким уровнем магния в организме, поэтому команда предполагает, что эти изменения снижают усвоение магния, предотвращая токсичность, вызванную его высоким содержанием в окружающей среде.

Это всего лишь два примера: команда обнаружила признаки позитивного отбора, связанные как минимум с одним микронутриентом практически в каждой популяции по всему миру. «Мы наблюдаем действительно широко распространённые признаки адаптации», — говорит Риз.

От витамина D до экстрактов куркумы и пробиотиков, пищевые добавки — это бурно развивающаяся отрасль. Но какие доказательства лежат в основе заявленных преимуществ?

Это исследование — только начало, говорит она. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы точно определить влияние множества вариантов генов, выявленных командой. Теперь, когда продукты питания продаются по всему миру, может оказаться, что людям с определёнными вариантами требуется больше или меньше определённых микронутриентов. Риз сравнивает это с тем, как в таких странах, как Великобритания, людям с более тёмной кожей рекомендуется принимать витамин D круглый год, а не только зимой.

«Важно было бы узнать, нуждаются ли представители конкретных популяций в определённых добавках с микронутриентами», — говорит Марк Стоункинг из Института эволюционной антропологии Общества Макса Планка в Германии.

«Что касается выявления признаков отбора на основе геномных данных, то проделана передовая работа», — говорит он. «Но предстоит ещё многое сделать, чтобы убедиться, что эти признаки действительно подверглись отбору — некоторые из них неизбежно окажутся ложноположительными».