Эволюция человека. Книга 3. Кости, гены и культура - Елена Наймарк

Встречаются ли эти “высокогорные” аллели у других народов? К тибетцам наиболее близки (и территориально, и исторически) китайцы. Поэтому ученые сравнили участок ДНК с геном EPAS1 у 40 китайцев и 40 тибетцев. Разница между наборами нуклеотидных замен у китайцев и тибетцев оказалась значительной, а один характерный тибетский нуклеотидный мотив не был встречен ни у одного из 40 китайцев. Результат удивительный при такой большой выборке! Тогда ученые взяли данные по этому гену из мировых коллекций по представителям разных рас (1000 Genomes Project и The Sequence Read Archive). Тут улов был хоть и ненулевым, но ничтожным: из всех имеющихся последовательностей только в двух (у северного и южного китайцев) обнаружился уникальный тибетский мотив. Больше он ни у кого не нашелся. Хотя нет – нашелся, и тут нужно бы поставить большой восклицательный знак. Геном с четкой тибетской росписью принадлежал не современному человеку, а денисовцу, той самой девочке из Денисовой пещеры. Таким образом, у современных тибетцев и древних денисовцев была общая адаптация к высокогорной гипоксии.

Как получилось, что денисовский вариант EPAS1 достался только тибетцам? Есть несколько возможностей. Например, этот аллель мог быть наследием общего предка денисовцев и сапиенсов, которое у всех сапиенсов, кроме тибетцев, по тем или иным причинам потерялось. Или же денисовцы могли скрещиваться с общими предками китайцев и тибетцев, но у китайцев денисовский аллель впоследствии почти исчез, сохранившись в качестве крайне редкого варианта. Для этих и других возможных сценариев были рассчитаны ожидаемые распределения частот встречаемости тибетских аллелей у современных народов, в разной степени родственных тибетцам. Тут учитывались данные по общей величине денисовской примеси у разных народов и оценочное время их расхождения. Расчеты показали, что наиболее вероятен такой сценарий: денисовцы скрещивались с предками китайцев и тибетцев и оставили смешанное потомство, в одной из ветвей которого в силу адаптивного преимущества распространились денисовские аллели гена EPAS1, а в другой эти аллели были почти полностью утрачены за ненадобностью. Не исключено, что в генофонд китайцев небольшая примесь тибетских аллелей была привнесена уже в исторические времена – все же два народа не отделены друг от друга глухим репродуктивным барьером.

Зачем самим денисовцам понадобились “высокогорные” варианты EPAS1, сначала было непонятно. Этот вопрос прояснился с открытием тибетского денисовца, когда обнаружилось, что некоторые денисовцы на самом деле жили высоко в горах (см. раздел “Денисовцы жили в Тибете 160 тысяч лет назад” в главе 4).

В геномах современных людей обнаружены и другие неандертальские и денисовские аллели, влияющие (слабо, но достоверно) на наше здоровье. О некоторых из них рассказано в нашей книге “Перспективы отбора” (Марков, Наймарк, 2019). Например, известны неандертальские аллели, наличие которых чуть-чуть повышает риск депрессии у современных европейцев (Simonti et al., 2016). Любопытно, что эти неандертальские полиморфизмы, по-видимому, влияют на активность генов, функции которых связаны с циркадными (суточными) ритмами. Можно предположить, что сапиенсам в свое время пригодились эти неандертальские аллели, ведь сапиенсы пришли из Африки в места с иным режимом освещенности, где зимой дни короче, а летом – длиннее, чем на их исторической родине. Наверное, заимствованные у неандертальцев гены помогли пришельцам перенастроить свои “биологические часы”. Ну а потом, с развитием цивилизации и электрического освещения, то, что было полезно охотникам-собирателям, могло не подойти к новым условиям жизни и стать немного вредным – например, повысить риск депрессии. Ведь известно, что вероятность развития депрессии связана в том числе с режимом освещенности – и, должно быть, со способностью организма под него подстраиваться.

В 2020 году, в разгар коронавирусной эпидемии, генетики нашли участок человеческого генома, нуклеотидные вариации в котором значимо влияют на шансы заболеть тяжелой формой COVID-19. Этот фрагмент третьей хромосомы длиной около 50 тыс. пар оснований включает в себя шесть генов и встречается у современных людей в нескольких вариантах, один из которых повышает шансы попасть в больницу с тяжелой формой COVID-19 примерно в 1,6 раза. Палеогенетики Сванте Пэабо и Хуго Зеберг показали, что этот “аллель риска” имеет неандертальское происхождение (Zeberg, Pääbo, 2020). Вместе с другими неандертальскими генами он попал в генофонд внеафриканских сапиенсов в результате гибридизации 60–50 тыс. лет назад. Частота встречаемости “аллеля риска” сильно варьирует в зависимости от региона: в Африке и Восточной Азии она близка к нулю, в Европе составляет 8 %, в Южной Азии – 30 % (максимум отмечен в Бангладеш – 38 %). Объяснить столь большие различия, особенно между Восточной и Южной Азией, можно только сильным отбором, который в разных регионах действовал по-разному. Логично предположить, что главным фактором отбора были какие-то патогены. Может быть, неандертальский аллель, снижающий сопротивляемость новой коронавирусной инфекции, в Китае подвергался отрицательному отбору во время каких-то прежних эпидемий, вызванных другими коронавирусами, а в дельте Ганга на него действовал положительный отбор, потому что он обеспечивал защиту от каких-то других патогенов. Но пока все это лишь домыслы, поскольку неизвестно, какие именно особенности неандертальского фрагмента ДНК ответственны за повышенный риск тяжелого протекания COVID-19 и каков механизм их действия. Когда-нибудь, возможно, мы узнаем, от каких патогенов защищал этот аллель неандертальцев (а также предков нынешнего населения Южной Азии), но пока говорить об этом рано. Одно можно сказать наверняка: в 2020 году с некоторыми нашими современниками неандертальское наследие сыграло злую шутку.

Благодаря стремительному развитию палеогенетики и методов секвенирования и анализа геномов уже к середине 2010-х годов каждый школьник знал, что все современное человечество родом из Африки, что население остальных континентов происходит от небольшой группы выходцев с африканской прародины, которые сначала немного поскрещивались с неандертальцами, а затем заселили Евразию, Австралию и, наконец, Америку. А еще – что предки папуасов и австралийских аборигенов успели вдобавок поскрещиваться с денисовцами. Это всем известно, этим никого не удивишь. Даже трудно поверить, что вплоть до конца 2000-х ни о каких денисовцах никто и слыхом не слыхивал!

По мере накопления геномных данных история древних миграций Homo sapiens быстро уточняется и детализируется. И в этом ученым очень помогают неандертальские и денисовские примеси, служащие своеобразными маркерами происхождения и родственных связей современных человеческих популяций.

Однако для дальнейшего продвижения требуются всё большие объемы данных. Еще недавно важные новые выводы делались на основе качественного прочтения одного-единственного современного генома. Так, в 2011 году анализ генома австралийского аборигена показал, что заселение Восточной Азии сапиенсами проходило в два этапа, причем представители первой миграционной волны скрещивались с денисовцами и дали начало папуасам и австралийцам, а современное население Восточной Азии состоит в основном из потомков второй волны, которая отчасти смела, а отчасти ассимилировала предшественников (Rasmussen et al., 2011).