Гены, ответственные за рыжие волосы, могут быть связаны с витамином D

Фото из открытых источников

Новое масштабное исследование показывает, что ДНК-код, который мы носим с собой сегодня, в гораздо большей степени подвержен влиянию естественного отбора, чем мы думали, и что варианты генов, ответственные за рыжие волосы и светлую кожу, входят в число тех, которые были отобраны для выживания. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

По мнению группы исследователей из Гарвардского университета, результаты исследования дают новое понимание эволюции нашего вида в относительно недавнем прошлом. Короче говоря, наш эволюционный путь, похоже, ещё далёк от завершения.

Естественный отбор иногда называют выживанием наиболее приспособленных, потому что организмы, наиболее приспособленные к выживанию, с большей вероятностью размножаются и передают свои гены потомству.

Ранее считалось, что после перехода от охоты к земледелию наша генетическая эволюция в значительной степени приостановилась. Ученые обнаружили у европейцев всего 21 участок генома, сформированный естественным отбором за последние 10 000 лет.

Благодаря новым исследованиям, это число исчисляется сотнями: похоже, что 479 генетических вариантов подверглись сильному отбору в пользу или против определенных факторов. Помимо вариантов, контролирующих цвет волос и бледность кожи, были выявлены и другие варианты, связанные сегодня с риском заболеваний и психическими расстройствами.

«Эта единственная статья вдвое увеличивает объем литературы по древней ДНК человека», — говорит генетик Дэвид Райх из Гарвардского университета. «Это отражает целенаправленные усилия по заполнению пробелов, которые ограничивали возможности предыдущих исследований по выявлению отбора».

Эти открытия стали возможны благодаря необычайно большой коллекции древних геномов — из останков почти 16 000 человек, живших в Западной Евразии за последние 10 000 лет, — и применению нового вычислительного метода для отслеживания появления и исчезновения вариантов генов в течение длительных периодов времени.

Используемая исследователями система изолирует гены, подверженные влиянию естественного отбора, путем изучения взаимосвязей между отдельными особями (и ДНК более 6000 ныне живущих людей), чтобы исключить гены, на которые повлияли такие факторы, как миграция и случайность, а не факторы, влияющие на выживание.

Хотя в исследовании напрямую не проверялось, почему именно эти варианты были предпочтительными, у исследователей есть некоторые предположения.

Варианты гена MC1R, тесно связанные с рыжими волосами и светлой кожей, могли распространиться потому, что светлая кожа легче усваивает витамин D под воздействием солнечного света.

Это могло стать еще более полезным по мере перехода от рациона охотников к рациону земледельцев, включающему больше растений и злаков. Солнечный свет стал более важным источником витамина D, и кожа европейцев адаптировалась соответствующим образом – по крайней мере, такова гипотеза.

Выявить варианты генов, отобранные для выживания или репродуктивного преимущества, непросто, но этот новый подход показывает, что варианты, являющиеся результатом естественного отбора, существуют, если мы знаем, как правильно их искать.

«Если цель состоит в том, чтобы выявить изменения частоты генетических вариантов за последние десять тысячелетий, которые превышают ожидаемые случайные, то нам необходимо обнаружить тонкие эффекты, для чего требуются тысячи геномов, охватывающих этот период времени», — говорит Райх.

Исследователи обнаружили, что некоторые из выявленных вариантов действовали группами, в то время как другие появлялись и исчезали с течением времени — не все оказались столь же устойчивыми к изменениям, как варианты с рыжими волосами и светлой кожей.

Хотя это и является значительным шагом вперед в понимании, исследователи подчеркивают, что к интерпретации следует подходить с осторожностью. Признаки, связанные с генами, не обязательно остаются неизменными на протяжении тысяч лет, и многие аспекты современной жизни не имеют аналогов в древнем мире.

Исследователи считают, что предстоит еще многое открыть, и предоставили свои методы анализа для использования другими. Теперь их можно применять, например, к ДНК-записям из других частей мира, и в конечном итоге это может привести к лучшему пониманию риска заболеваний.

«Благодаря этим новым методам и большим объемам древних геномных данных мы теперь можем наблюдать, как отбор формировал биологию в режиме реального времени», — говорит генетик Али Акбари из Гарвардского университета. «Вместо того чтобы искать следы естественного отбора в современных геномах, используя простые модели и предположения, мы можем позволить данным говорить самим за себя».