Переваривание пищи начинается во рту благодаря ферментам, присутствующим в слюне. Один из них, амилаза, помогает расщеплению крахмала, характерного для зерновых и некоторых корней. Ген AMY1 отвечает за выработку амилазы в слюне. В ДНК современных людей часто встречаются три копии этого гена. Исследования американских ученых показали, что эта особенность появилась у предков человека около 800 тысяч лет назад, до отделения от денисовцев и неандертальцев. В бронзовом веке ген амилазы претерпел усиленный эволюционный рост у европейских земледельцев.
Амилаза разлагает молекулы крахмала на простые сахара. У гоминидов этот процесс начинается в полости рта и продолжается в поджелудочной железе. Количество копий гена необычайно велико. AMY1У людей выделение слюнной амилазы ассоциируется с адаптацией к земледелию, когда в питании стало преобладать крахмальное содержимое.
Омер Гекчумен, профессор биологии из Университета штата Нью-Йорк в Буффало, США, и соавтор пояснил: чем больше у вас генов амилазы, тем больше вырабатывается этого фермента, тем больше крахмала вы можете эффективно переварить. вышедшей в Science статьи.
Гекчумен и его коллеги из американских научных организаций использовали оптическое картирование генома и секвенирование «длинного считывания» для изучения участка ДНК с высокой точностью, что позволило различать его копии.
Учёные изучили генетический материал 68 древних людей. Самый старый образец, найденный в Сибири, которому 45 тысяч лет, имел шесть копий. AMY1 На диплоидную клетку пришлись восемь копий древнейшего генома из Румынии, которому 34 тысячи лет. В Евразии до появления земледелия различие количества копий… AMY1 было весьма велико.
Появление копий участков ДНК происходит из-за перестройки хромосомы, называемой дупликацией. В исследовании, посвященном восьми архаичным геномам, обнаружено несколько копий. AMY1 выявили у восточных и западных неандертальцев и одного денисовского человека.
По словам Квондо Ким из Jackson Laboratory, впервые дуплицирование AMY1 Это случилось более чем за 800 тысяч лет до расхождения трёх человеческих видов.
Дупликация гена амилазы позволила людям приспособиться к изменяющемуся рациону питания из-за резкого увеличения потребления крахмала вследствие появления новых технологий и смены образа жизни. Индивиды с большим количеством копий AMY1Вероятно, переваривали крахмал более эффективно и оставляли больше потомства. Это дало им эволюционное преимущество перед сородичами с меньшим числом копий, — уточнил Гекчумен.
В ходе первичной дупликации в человеческом геноме устоялись три копии. AMY1Этот фрагмент хромосомы утратил устойчивость и порождает новые варианты. Из трёх копий может получиться девять, или же вернуться к одной копии в гаплоидной клетке.
За последние 4000 лет у европейцев наблюдается увеличение среднего числа копий гена амилазы. Это, по мнению авторов, связано с развитием земледелия и переходом к рациону, богатому крахмалом. показалиУ домашних животных, например собак и свиней, количество копии гена амилазы больше, чем у животных, не питающихся преимущественно крахмалом.