Древние люди выработали удивительный способ выживания в ледниковый период

Фото из открытых источников

За последние несколько сотен тысяч лет мир сильно изменился, порой настолько, что эволюции, казалось бы, трудно за ним угнаться. Однако наш вид обладает удивительной устойчивостью, неоднократно находя способы выживания в меняющихся условиях — благодаря культуре, технологиям и даже генетическим изменениям.

Человечество продолжает развиваться, и генетическая адаптивность, позволяющая нам процветать по всему миру сегодня, возможно, также способствовала успехам в прошлом, согласно новым генетическим исследованиям группы ученых под руководством Юсуке Ватанабе и Йошики Вакиямы из Токийского университета.

Они проанализировали геномы 42 охотников-собирателей эпохи Дзёмон, живших на японском архипелаге, и обнаружили множество генетических признаков, соответствующих адаптации к холодным условиям у их гораздо более древних предков.

«Наше исследование предоставляет одну из первых палеогеномных основ для изучения древних адаптаций у восточноевразийцев верхнего палеолита, — пишут исследователи в статье, опубликованной в журнале Science Advances, — раскрывая эволюционное наследие более холодного прошлого у современных людей».

Культура Дзёмон, населявшая японский архипелаг примерно от 16 000 до 3 000 лет назад, представляет собой особенно ценный генетический ресурс.

Считается, что их предковая линия отделилась от континентальных восточноевразийских популяций примерно 27 000–19 000 лет назад — ближе к концу последнего ледникового периода, — и последующая изоляция на архипелаге позволила сохранить генетические следы этой древней линии, для которой в противном случае геномные данные крайне скудны.

Исследователи секвенировали ДНК останков 25 человек эпохи Дзёмон, возраст которых составлял примерно от 5400 до 2300 лет, и объединили эти данные с 17 ранее опубликованными геномами со всего японского архипелага.

Несмотря на то, что это довольно длительный промежуток времени, династия Дзёмон сохранила отличительные генетические характеристики, унаследованные от своих гораздо более древних предков, фактически создав то, что исследователи называют «генетическим архивом верхнего палеолита Восточной Евразии».

Поскольку древние геномы часто деградируют и являются неполными, исследователи восполнили недостающую генетическую информацию, используя эталонную панель из 9290 современных японских геномов. Это означает использование генетической информации от ныне живущих людей для статистической реконструкции недостающих частей древних геномов.

Имея на руках этот набор данных, Ватанабе и его коллеги смогли сравнить геномы эпохи Дзёмон с геномами других популяций и поискать признаки, которые бы явно свидетельствовали о положительном естественном отборе — места, где определенные варианты генов, по-видимому, получили преимущество и стали встречаться чаще.

Несколько из них особенно выделялись, и вместе они указывали на определенную закономерность.

Несколько вариантов термогенеза, существовавших у народа Дзёмон, были связаны с термогенезом без дрожания, что означает поддержание тепла в организме без дрожания – процесс, который происходит преимущественно в бурой жировой ткани.

Один из вариантов, ранее экспериментально связанный с выработкой тепла в бурой жировой ткани, имел частоту аллеля около 73 процентов у жителей эпохи Дзёмон, по сравнению с всего лишь 17 процентами у современных жителей Восточной Азии.

Исследователи также обнаружили доказательства отбора вариантов генов, связанных с массой тела и метаболизмом жира в кровотоке.

Это звучит несколько нелогично, поскольку накопление лишнего жира может быть полезно для поддержания тепла, но организм также может сжигать жир для выработки тепла, говорят исследователи.

В совокупности эти адаптации могли помочь организму как накапливать энергию, так и сделать ее более доступной для бурого жира, где она могла быть сожжена для выработки тепла, что потенциально облегчало поддержание температуры тела в условиях низких температур.

Примечательно, что династия Дзёмон была не единственной, кто эволюционировал в этом направлении.

Изучив участок генома, связанный с переработкой жирных кислот, исследователи обнаружили, что народность Дзёмон значительно больше похожа на гренландских инуитов, чем на современные восточноазиатские популяции.

Исследователи считают, что это пример конвергентной эволюции — когда отдельные популяции независимо друг от друга развивают схожие адаптации в ответ на схожие факторы окружающей среды.

Ватанабе и его коллеги утверждают, что это подтверждается археологическими данными.

Ранняя керамика эпохи Дзёмон сохранила свидетельства того, что водные ресурсы составляли важную часть их рациона; геномные исследования и археологические находки указывают на метаболические адаптации к диете с высоким содержанием жиров и белков в холодных условиях, аналогичные тем, что были у инуитов.

Но как можно проследить генетические изменения, обнаруженные в останках гораздо более поздних эпох Дзёмон, до ледникового периода?

А вот и самая интересная часть. Помните, как геномы эпохи Дзёмон охватывали несколько тысяч лет? Исследователи использовали возраст и генетические связи останков эпохи Дзёмон, чтобы реконструировать, как менялась частота одного из вариантов, адаптирующихся к холоду, с течением времени.

Их анализ показал, что естественный отбор оказывал более сильное воздействие на этот вариант в течение последнего ледникового периода, чем в послеледниковый период.

Другие данные свидетельствуют о том, что адаптация к холоду произошла не сразу . Некоторые из вариантов генов, связанных с холодом, уже присутствовали в популяциях, родственных более южным предкам эпохи Дзёмон, в то время как другие стали распространенными именно в линии Дзёмон.

Таким образом, исследователи предполагают, что адаптация к холоду развивалась постепенно, а дополнительные адаптации накапливались по мере миграции предков эпохи Дзёмон на север, в регионы с всё более холодными условиями.

Исследователи с осторожностью отмечают, что многие из их интерпретаций остаются предположительными. Реконструкция физиологии людей, живших тысячи лет назад, представляет собой сложную задачу, особенно учитывая значительные различия в рационе питания и условиях окружающей среды у людей прошлого по сравнению с современными.

Тем не менее, полученные результаты позволяют заглянуть в то, как естественный отбор мог помочь древним людям выжить в одних из самых суровых условий, с которыми столкнулся наш вид.

«Наши результаты показывают, как древние популяции адаптировались к экстремальным условиям окружающей среды и как эти адаптации могут продолжать формировать современные различия в показателях, связанных со здоровьем, подчеркивая более широкое значение палеогеномики для биологии человека и общественного здравоохранения», — пишут исследователи.