ДНК денисовцев по-прежнему включает и выключает гены у человека

Фото из открытых источников

Результаты генеалогических тестов теперь, почти как забавный факт, сообщают людям, что они несут в себе частичку ДНК неандертальцев. Это стало причудливой строчкой в семейном отчете, сувениром из главы, которая, кажется, надежно закрыта.

Новое исследование сообществ, разбросанных по южной части Тихого океана, рассказывает совсем другую историю. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Древняя ДНК, которую мы носим в себе, отнюдь не бездействует – часть её всё ещё переключает генетические механизмы внутри наших клеток, что имеет реальные последствия для здоровья.

На протяжении десятилетий огромные каталоги, содержащие карты человеческой ДНК, в значительной степени опирались на данные о людях европейского происхождения. Целые регионы мира едва просматривались, а южная часть Тихого океана представляла собой одно из самых больших пустых пространств.

Серена Туччи поставила перед собой задачу восполнить этот пробел. Она предупредила, что резкое недопредставление этих сообществ может усугубить неравенство в здравоохранении, поскольку медицина все больше ориентируется на генетические методы.

Ее команда секвенировала полные геномы 177 человек из десятка общин в ближней Океании, юго-западной части Тихого океана, простирающейся через Папуа-Новую Гвинею и окружающие островные группы. Полученные результаты были сопоставлены с ДНК примерно 1300 человек со всего мира.

Чем глубже команда копала, тем запутаннее становилось генеалогическое древо. Предки островитян достигли этого региона по меньшей мере 45 000 лет назад, и там у них родились дети от группы вымерших родственников человека, называемых денисовцами .

Этот народ известен лишь по нескольким фрагментам ископаемых останков, впервые найденным в сибирской пещере. И не один раз. Генетические данные свидетельствуют о том, что эти первые поселенцы смешивались как минимум с тремя различными группами, связанными с денисовцами, — история их жизни гораздо насыщеннее, чем одно-единственное древнее столкновение.

Подобная ДНК уже не раз удивляла ученых. В одном исследовании способность тибетцев выживать в условиях разреженного горного воздуха была связана с геном, передавшимся от денисовцев, что свидетельствует о том, что эти древние союзы иногда давали людям преимущество.

До сих пор большая часть работы с этой древней ДНК ограничивалась её обнаружением. Исследователи могли заметить фрагмент в нашей ДНК и предположить его функцию, но предположение — это не то же самое, что знание того, что он делает на самом деле.

Поэтому команда разработала другой тип теста. Они одновременно ввели тысячи этих унаследованных фрагментов ДНК в живые клетки и наблюдали за работой каждого из них. Некоторые гены активизировались, другие затихли. Более 3100 из них изменили экспрессию генов, повлияв на то, насколько сильно активируется соседний ген.

Никто ранее не измерял унаследованную ДНК в таком масштабе в этих популяциях, и это открытие изменило представление ученых о ней. Это был не просто фоновый шум. Фрагменты, которые долгое время считались остатками, незаметно помогали функционировать отдельным частям тела.

Ранее предпринятые попытки позволили восстановить эту древнюю ДНК. Новая работа пошла дальше, показав, что эти унаследованные фрагменты ДНК активно включают и выключают гены, что свидетельствует о том, что они по-прежнему помогают регулировать работу организма и сегодня.

Значительная часть этой все еще активной ДНК сосредоточена в одном месте — в иммунной системе организма.

Многие из этих фрагментов сгруппировались вокруг механизмов, которые клетки используют для обнаружения и борьбы с захватчиками, — это передовая линия борьбы с инфекцией. Древние поселенцы, заселявшие острова, столкнулись с незнакомыми вирусами и бактериями, и более ранние исследования уже указывали на то, что ДНК денисовцев способствовала укреплению их защиты.

Соавтор исследования Патрик Рейли, научный сотрудник лаборатории Туччи, описывает микробы как одну из самых суровых сил эволюции, отсеивающих тех, кто не способен бороться с инфекцией.

«Гены, унаследованные от денисовцев, усиливали иммунитет к вирусам и бактериям», — сказал Рейли. Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что это денисовское наследие помогло первым островитянам выжить в этих сложных условиях.

Эта ДНК влияла не только на защитные функции. Часть ДНК денисовцев связана с тем, как организм формирует кости, влияя на ген, участвующий в построении скелета.

Необычность этого открытия заключается в том, где еще встречается тот же ген. Он демонстрирует явные признаки естественного отбора в сообществах охотников-собирателей тропических лесов Центральной Африки.

Аналогичные сигналы наблюдаются и в горных районах высокогорья Эквадора, расположенных за тысячи километров от Тихого океана.

По всей видимости, три отдаленных уголка мира использовали один и тот же участок ДНК. Это генетическое решение неоднократно оказывалось полезным, поскольку отдельные группы адаптировались к условиям сложной окружающей среды.

До этой работы ДНК, которую мы носим от вымерших родственников, в основном представляла собой фоновый шум, древнюю и инертную. Теперь есть прямые доказательства того, что многое из этого по-прежнему работает, включая и выключая гены и, вероятно, укрепляя защитные силы организма, а также влияя на рост костей.

Это имеет практическое значение. Подобная древняя ДНК уже используется в современной медицине. В одном исследовании была установлена связь между участком ДНК неандертальцев и повышенным риском тяжелого течения COVID-19.

Исследователи утверждают, что более точное считывание унаследованной ДНК может улучшить методы лечения для тех групп населения, которые долгое время оставались вне поля зрения генетических исследований. Для врачей и исследователей это означает более ясное понимание того, как наследственная ДНК влияет на развитие заболеваний и выживаемость в популяциях, которые генетика в значительной степени игнорировала. 

Денисовцы исчезли давным-давно, но их генетическое наследие до сих пор пронизывает людей, живущих в этом регионе, являясь нитью, связывающей далекое прошлое с настоящим.