Согласно новому исследованию, за последние 10 тысяч лет направленный естественный отбор привел к эволюции приблизительно 500 генов в ДНК жителей Западной Евразии, что оказало влияние на их внешность и предрасположенность к определенным болезням.
Новый статистический метод, созданный международными учеными, позволяет эффективно обнаруживать признаки направленного естественного отбора в обширных наборах данных, различая их с другими эволюционными изменениями.
Рассматриваемый случай естественного отбора характеризуется тем, что вариант гена, определяющий крайнюю степень проявления признака – например, способность переносить лактозу у взрослых – дает существенное преимущество в выживании и воспроизводстве. Благодаря этому, он передается потомству с большей вероятностью, чем менее полезные варианты гена, и быстро набирает распространение в популяции.
Ранее существовало мнение, что направленный отбор играл незначительную роль в процессе эволюции человека после появления современных людей в Африке около 300 тысяч лет назад и начала их распространения по планете. На сегодняшний день анализ древней человеческой ДНК позволил идентифицировать лишь около 21 случая такого направленного отбора.
Новый метод анализа геномных данных, охвативший информацию почти 16 тысяч человек, населявших Западную Евразию в течение последних 18 тысяч лет (включая Северную, Западную и Южную Европу, а также Ближний Восток), выявил, что направленный отбор оказал более значительное воздействие на геномы современных людей, чем предполагалось ранее.
Исследователи, статья которых опубликована в журнале Nature, в ходе исследования было установлено, что после окончания ледникового периода направленная эволюция привела к распространению или исчезновению множества генетических вариантов в Западной Евразии.
С момента перехода людей от охоты и собирательства к земледелию около 10 тысяч лет назад, процесс отбора существенно активизировался. Это было связано с тем, что переход к оседлому образу жизни сделал некоторые характеристики более полезными, а другие – менее востребованными, что приводило к их постепенному исчезновению.
В результате проведенного анализа было установлено, что у западно-евразийцев в геномах идентифицировано 479 вариантов генов, или аллелей, которые демонстрировали признаки интенсивного направленного отбора.
Свыше 60% этих признаков ассоциируются с характеристиками, свойственными современным жителям Западной Евразии. В частности, позитивный отбор затрагивал варианты ДНК, определяющие:
— светлый цвет кожи;
— рыжий цвет волос;
— возросшая вероятность развития целиакии, характеризующейся непереносимостью глютена (растительного белка, присутствующего в злаках), а также болезни Крона;
— иммунитет к ВИЧ-инфекции и устойчивость к проказе;
— незначительный риск развития облысения по мужскому типу;
— незначительный риск развития ревматоидного артрита и алкогольной зависимости;
— обнаружение антигена B на поверхности эритроцитов, характерное для третьей и четвертой групп крови, оказывает влияние на сопротивляемость организма к бактериальным и вирусным инфекциям;
— уменьшенная вероятность развития биполярного расстройства и шизофрении.
Вероятно, все эти черты были полезны для выживания на различных этапах эволюции. Например, отбор в пользу светлой пигментации кожи, судя по всему, связан с необходимостью более активного производства витамина D в районах с ограниченным воздействием солнечного света. Объяснить же отбор по признаку рыжего цвета волос представляется более сложной задачей. Ученые предполагают, что сами по себе рыжие волосы могли не нести никакой пользы, однако гены, определяющие этот признак, оказались ассоциированы с более значимой адаптацией.
В ходе исследований было установлено, что отдельные признаки демонстрировали различную направленность естественного отбора в разные эпохи. Например, в течение нескольких тысячелетий наблюдался рост частоты генетических вариантов, определяющих предрасположенность к туберкулезу, после чего, примерно 3500 лет назад, эта частота снизилась. Подобная же динамика прослеживалась и в случае вариантов, связанных с восприимчивостью к рассеянному склерозу: их частота возрастала, а около двух тысяч лет назад начала уменьшаться.
Ученые полагают, что эти траектории могут показывать, как меняется окружающая среда, или указывать на возникновение новых возбудителей болезней.