У людей в Андах развилась странная сверхспособность к пищеварению

Фото из открытых источников

Несмотря на все успехи человечества как вида, находящегося на пике своего развития, вероятно, мы никогда не завершим свою эволюцию. От пассивного отбора до факторов, навязываемых самим себе, силы, формирующие наш продолжающийся эволюционный путь, столь же увлекательны, сколь и разнообразны.

Новые исследования выявили ранее неизвестный способ дальнейшей эволюции людей, живущих высоко в Андах, и катализатором этого процесса, как ни удивительно, оказался весьма скромный человек. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications. 

Эта популяция была одной из первых, кто одомашнил ныне повсеместно распространенный картофель тысячи лет назад, что может объяснить, почему в их организмах наблюдаются признаки повышенной способности переваривать крахмал.

«Высокогорные Анды известны как богатый регион для изучения адаптации человека к эволюционным процессам – например, гипоксии, при которой ткани не получают достаточно кислорода», – говорит антрополог Эбигейл Бигхэм из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. «Это новое исследование подчеркивает, насколько Анды полезны для понимания эволюционной адаптации человека к другим факторам избирательного воздействия окружающей среды, таким как питание».

Эволюция — это процесс, сочетающий время с постоянным воздействием селективного давления, с которым одни организмы справляются лучше, чем другие.

Это может включать в себя экстремальные условия, такие как палящая жара, полное отсутствие кислорода или опасный уровень радиации, а также более мягкие факторы, такие как постоянное воздействие токсинов низкой концентрации или употребление в пищу продуктов, которые являются для людей привычным источником питания.

Несколько лет назад группа исследователей, в которую входил Бигхэм, обнаружила, что у коренного населения, проживающего в перуанских Андах, наблюдаются генетические улучшения, связанные с перевариванием крахмала, по сравнению с населением, которое относительно недавно начало выращивать картофель.

Теперь команда расширила свои исследования, включив в них геномы со всего мира, и обнаружила, что народ кечуа, имеющий горные андские корни, по-видимому, лучше приспособлен к перевариванию крахмала, чем почти любая другая популяция на Земле.

«Биологи давно подозревали, что разные группы людей выработали генетические адаптации в ответ на свой рацион питания, — говорит эволюционный антрополог Омер Гоккумен из Университета Буффало, — но существует очень мало случаев, когда доказательства настолько убедительны».

Ключ кроется в гене AMY1 , который есть практически у каждого человека в мире. Этот ген участвует в выработке слюнного фермента амилазы, который помогает расщеплять крахмал в самом начале пищеварительного тракта – во рту.

В диплоидной клетке каждого индивидуума обычно содержится от 2 до 20 копий этого гена ; согласно данным нового исследования, среднемировой показатель составляет 7 копий.

Проанализировав геномы 3723 человек из 85 популяций по всему миру, исследователи обнаружили, что у коренных жителей Перу, кечуа, в среднем имеется 10 копий этого гена.

По оценкам исследователей, это обеспечило бы преимущество в выживаемости или репродуктивном развитии на уровне 1,24 процента в каждом поколении.

«Эволюция — это высекание скульптуры, а не строительство здания», — объясняет Гокчумен. «Дело не в том, что коренные жители Анд получили дополнительные копии гена AMY1 после того, как начали есть картофель. Напротив, те, у кого было меньше копий, со временем исчезли из популяции, возможно, потому что у них было меньше потомства, а те, у кого было больше копий, остались».

Используя методы генетического датирования и моделирования, исследователи затем проследили развитие этого изменения. Их методы датирования показали, что ген присутствовал еще до одомашнивания картофеля, но начал увеличиваться в количестве примерно 10 000 лет назад.

Известно, что одомашнивание картофеля в Андах началось примерно 10 000–6 000 лет назад — это совпадает по времени с увеличением числа копий гена, способствующего перевариванию картофеля.

Между тем, другие популяции, произошедшие от майя и не имевшие долгой истории выращивания картофеля, не обладают такой же адаптацией.

Так что, скорее всего, выбор времени не случаен.

«Это прямое сравнение — одна из главных причин, почему мы считаем, что большое количество копий гена AMY1 у перуанцев возникло не случайно, а связано с их давней традицией употребления картофеля в пищу», — говорит эволюционный генетик Луан Ландау из Университета Буффало.

Этот результат показывает, что генетическая адаптация к изменениям в рационе питания возможна в относительно короткие сроки, что добавляет новый аспект к дискуссии о так называемой палеодиете.

Кроме того, некоторые ученые убедительно доказывают, что технологии становятся доминирующей силой, движущей эволюцией человечества. Данное исследование представляет собой интересный аспект этой идеи.

В недавнем прошлом все более или менее питались местной едой. Сейчас же стало обычным делом есть продукты, которые либо импортируются напрямую, либо выращены из импортированных видов растений.

«На протяжении большей части истории человечества люди питались тем же, чем питались их предки на протяжении тысячелетий. Чтобы изменить свой рацион, нужно было буквально мигрировать через весь мир. Так что же это значит сейчас, когда мы едим продукты со всего мира?» — говорит эволюционный генетик Кендра Шеер из Университета Буффало. «И теперь, когда мы продемонстрировали действие сил естественного отбора, проявляющееся в употреблении картофеля в пищу, что это значит теперь, когда весь мир ест картофель фри?»