Человеческое обоняние все еще находится в стадии эволюции

Фото из открытых источников

Контуры и особенности человеческого обоняния постоянно меняются, что демонстрируют различные группы людей в Малайзии. Результаты исследования опубликованы в журнале Cell Reports.

Исследователи обнаружили, что у некоторых коренных охотников-собирателей сохранились необычно хорошо развитая обонятельная генетика, в то время как у земледельческих групп гены обоняния развились вместе с земледелием.

Этот контраст позволяет рассматривать человеческое обоняние как активно развивающуюся систему, формируемую под влиянием пищи, окружающей среды и повседневных потребностей выживания.

В ДНК 50 представителей коренных народов Малайского полуострова (Оранг Асли) наиболее четко прослеживается различие между охотниками-собирателями и местными земледельческими общинами.

Проанализировав эти геномы, генетик Лянь Дэн из Фуданьского университета продемонстрировал, что у участников-негритосов наблюдалось меньше изменений в генах, связанных с обонянием.

При сравнении 2845 человек из популяций по всему миру было обнаружено, что сохранившиеся генетические паттерны оставались отчетливыми, а не сливались с более широким спектром человеческого разнообразия.

Поскольку эти различия тесно связаны с тем, как каждая группа находит и использует пищу, они указывают на то, что гены обоняния являются объектом постоянного эволюционного давления, а не пассивными остатками, унаследованными от предыдущих поколений.

У человека утрачено работоспособность более 60% генов, отвечающих за обоняние, что является общепризнанным признаком того, что обоняние стало менее важным. Тем не менее, обонятельные рецепторы, гены, которые обнаруживают молекулы запаха, могут быть полезны, когда необходимо быстро распознать пищу, опасность или воду.

В истории когда-то утверждалось, что человеческое обоняние ослабевает, хотя от него зачастую по-прежнему зависит выживание в повседневной жизни.

Более ранние исследования с участием охотников-собирателей Малайского полуострова показали, что способность распознавать запахи остается высокой, даже когда повседневная жизнь зависит от запахов.

Исследователи сравнили представителей коренного народа оранг асли: негрито, лесные общины охотников-собирателей, сенои, группы, практикующие севооборот на небольших сельскохозяйственных участках, и джакун, общины, зависящие от оседлого земледелия.

Группы негритосов демонстрируют меньше вредных изменений и более старых версий генов, что позволяет предположить, что естественный отбор сохранил часть их исконического обонятельного инструментария.

Геномы сенои и джакуна оказались более смешанными и содержали больше изменений, что свидетельствует о жизни, в меньшей степени связанной с охотой и собирательством. Эти различия затрудняют опровержение ключевого момента, поскольку способы существования изменили не только меню, но и приоритеты восприятия информации органами чувств.

Несколько сохранившихся участков генов были связаны с землистыми, фруктовыми и травяными нотами, а другой указывал на маслянистые сигналы, связанные с жирной пищей. Эти рецепторы работают, связывая молекулы, находящиеся в воздухе, а затем посылая сигналы, которые помогают мозгу отличать влажную почву от спелых фруктов.

Эта область, связанная с маслом, выделяется тем, что насыщенные запахи могут указывать на высококалорийные продукты, что является важным признаком наличия питательных веществ в рационе, когда питание неопределенно.

Вместо того чтобы доказывать существование людей с более острым обонянием в каждом случае, данные показывают, что специфические запахи сохранялись в условиях жизни в лесу.

Участники исследования джакуны выделялись тем, что у них была обнаружена другая версия гена, связанного с обонянием, который также влияет на то, как организм регулирует уровень сахара в крови. Инсулин переносит сахар из крови в клетки, а диеты с высоким содержанием углеводов усиливают эту систему.

Когда один ген влияет как на обоняние, так и на метаболизм, он может одновременно подвергаться воздействию множества факторов.

Сельское хозяйство, возможно, изменило гены обоняния отчасти под влиянием химии пищевых продуктов, а отчасти в силу более широких потребностей организма.

Гены, отвечающие за обоняние, не ограничиваются только носом, и это значительно расширяет рамки изучения запахов. Некоторые из них активны в коже, легких или иммунных клетках, где химическое распознавание может изменять рост, воспаление или реакции тканей.

Эта более широкая роль помогает объяснить, почему сельскохозяйственные группы демонстрировали диверсификацию, даже когда основная известность гена связана с запахом.

Когда обонятельные рецепторы начинают взаимодействовать с обменом веществ или иммунитетом, культурные изменения могут перестраивать их, не меняя при этом само использование запахов.

Большая часть древней ДНК неандертальцев и денисовцев со временем была удалена из генов обоняния человека. Тем не менее, команда обнаружила очаги архаичной интрогрессии и унаследованную ДНК от древних человеческих родственников в некоторых областях генов обоняния Bateq.

Одна из групп рецепторов была связана с сигналами, реагирующими на мускусные, цветочные и фруктовые ноты — именно те сигналы, которые используются при поиске пищи.

Поскольку большинство древних вариантов исчезло, а некоторые сохранились, картина выглядит скорее выборочной, чем случайной.

В одном из описаний этой работы был изложен простой вывод Дэн Сяопина о том, что запахи меняются в зависимости от образа жизни людей.

«Наше исследование показало, что человеческое обоняние сформировалось под влиянием образа жизни людей», — сказал он.

Дэн Сяопин продолжил, объяснив, что изучение генов обоняния позволяет понять, как культура, окружающая среда и биология развивались вместе.

Вместо того чтобы рассматривать культуру как тонкий слой поверх биологии, результаты показывают, что каждый из этих факторов может способствовать формированию другого.

На основе небольшой выборки можно выявить закономерности, но они не могут точно доказать, как именно тот или иной человек ощущал запах фруктов, грибов или следов.

Восприятие запахов зависит от множества рецепторов и нескольких мозговых цепей, которые их объединяют, а не от одного-единственного гена.

Изоляция также усложняет картину, поскольку в небольших популяциях необычные варианты могут сохраняться как случайно, так и в результате отбора.

В будущих экспериментах будет определено, что именно выявляют эти варианты, а также будет проведено секвенирование ДНК с использованием длинных прочтений, позволяющее захватывать длинные участки генетического материала.

Человеческое обоняние не просто исчезло с развитием сельского хозяйства, оно продолжало эволюционировать в зависимости от источников пищи, ландшафта и химического состава организма.

Это делает нос более точным свидетелем истории человечества, чем многие предполагали, и оставляет место для более масштабных и глубоких исследований в будущем.