Перспективы отбора - Елена Наймарк

Самые важные последствия имел один из эпизодов гибридизации, произошедший в Западной Азии 50–60 тысяч лет назад между предками современного внеафриканского человечества, незадолго до этого покинувшими свою африканскую прародину, и местными неандертальцами. В результате в геномах всех современных сапиенсов, за исключением коренного населения Африки к югу от Сахары, присутствует небольшая неандертальская примесь.

рис. 35.1. Семь эпизодов гибридизации сапиенсов, неандертальцев, денисовцев и неизвестных архаичных Homo согласно данным палеогенетики и сравнительной геномики. Стрелками показан приток генов:

1 — от архаичной популяции сапиенсов (скорее всего, ранних выходцев из Африки на Ближний Восток, не оставивших потомков среди современных людей) в геном восточных (алтайских) неандертальцев,

2 — от западных неандертальцев к предкам современного внеафриканского человечества (эпизод гибридизации, произошедший 50–60 тысяч лет назад, вскоре после начала «главной» волны миграции сапиенсов из Африки),

3, 6 — от двух разных популяций денисовцев к предкам папуасов, австралийцев и жителей Восточной Азии (причем в геномах китайцев и японцев сохранились следы скрещивания с обеими популяциями),

4 — от восточных неандертальцев к денисовцам (по последним данным, эпизодов гибридизации денисовцев с неандертальцами было как минимум два; одна особь женского пола, жившая в Денисовой пещере 90 тысяч лет назад, оказалась неандертальско-денисовским гибридом первого поколения),

5 — от неизвестных архаичных Homo (H. heidelbergensis или реликтовых поздних H. erectus) к денисовцам,

7 — от неведомой архаичной популяции, отделившейся от предков сапиенсов примерно полмиллиона лет назад, к предкам пигмеев и некоторых других африканских народностей.

Как повлияла эта примесь на дальнейшую судьбу внеафриканских сапиенсов? Помогали неандертальские гены нашим предкам в ходе их расселения по Старому Свету или, наоборот, мешали? На какие признаки современных людей влияют неандертальские аллели? Благодаря быстрому развитию палеогенетики и накоплению данных по генетическому разнообразию современных людей ответы на эти вопросы, поначалу крайне расплывчатые, становятся все четче и детальнее.

Выяснилось, что примерно за полмиллиона лет раздельного существования — от момента расхождения предков сапиенсов и неандертальцев до их гибридизации — эти две линии успели накопить достаточно генетических различий, чтобы между ними возникла частичная постзиготическая репродуктивная изоляция. Иными словами, в их генофондах закрепились взаимно несовместимые аллели, что привело к пониженной приспособленности гибридов. Это, между прочим, сильный довод в пользу того, что сапиенсов и неандертальцев правильнее считать разными видами, а не подвидами или разновидностями.

Неандертальские аллели, оказавшиеся вредными (снижающими приспособленность) в сапиенсном генетическом контексте, постепенно вычищались отбором. В результате неандертальская примесь в геномах европейцев сократилась от исходного уровня в 3 % до нынешних 2 % (примерно). У азиатов неандертальских генов осталось чуть больше (Sankararaman et al., 2014). Из некоторых участков генома отбор вычистил неандертальское наследие полностью. Очевидно, в этих участках неандертальские аллели были для наших предков абсолютно непригодными (резко снижали приспособленность). Один из таких участков включает знаменитый «ген речи» FOXP2. Белок-кодирующие последовательности этого крайне консервативного гена у сапиенсов, неандертальцев и денисовцев одинаковые (и при этом не такие, как у других приматов), а вот регуляторные — разные. Что из всего этого следует? Может, неандертальцы обладали речью, но то, как (или что) они говорили, было неприемлемо в обществе палеолитических сапиенсов?

Как бы то ни было, из того, что бóльшая часть неандертальских генов не пошла на пользу нашим предкам, вовсе не следует, что коренное неандертальское население Западной Евразии не могло передать выходцам из Африки и какие-то полезные гены. В конце концов, неандертальцы сотни тысячелетий жили в этом регионе, который и по климату, и по спектру доступных пищевых ресурсов, и по набору патогенных вирусов, бактерий и прочих паразитов сильно отличался от африканской родины сапиенсов. Поэтому было бы логично, если бы среди неандертальских генов, пошедших сапиенсам на пользу, нашлись гены, связанные с иммунной системой, строением кожи (ее пигментацией, чувствительностью к ультрафиолету и т. п.), а также с усвоением различных питательных веществ.

Эти ожидания в целом подтверждаются. Например, в 2016 году два исследования независимо друг от друга показали роль неандертальских аллелей в усилении врожденной иммунной защиты от патогенных бактерий, грибов и других паразитов (Dannemann et al., 2016; Deschamps et al., 2016). Любопытно, что даже в случае иммунитета, когда речь идет, казалось бы, о признаках безусловно полезных, они могут оказаться вредными для современного человека. Усиленный врожденный иммунитет мог быть спасительным для дикарей, недавно вышедших из Африки и начавших расселяться по неведомым территориям, но у современного горожанина, контактирующего с меньшим разнообразием паразитов, основным фенотипическим проявлением той же самой врожденной особенности стал повышенный риск аутоиммунных заболеваний и аллергий. То же касается и других признаков, полезных нашим предкам, но ставших вредными сегодня. Например, аллели, повышающие эффективность усвоения питательных веществ или усиливающие пищевую мотивацию, были крайне полезны пращурам, жившим в условиях постоянной угрозы голода, но в современном цивилизованном обществе эти же самые аллели стали «генами ожирения».

В том же 2016 году американские биологи провели крупномасштабный поиск неандертальских аллелей, влияющих на здоровье современных европейцев (Simonti et al., 2016). Эта работа стала возможной, с одной стороны, благодаря высококачественному прочтению неандертальских геномов (что позволило выявить в геномах современных людей тысячи конкретных генетических вариантов, унаследованных от неандертальцев). С другой стороны, к настоящему времени уже подсобрались большие базы данных по медицинской генетике, в которых к сведениям о генотипе привязаны сведения о различных болезнях.

Ученые использовали данные, которые были собраны в рамках проекта eMERGE (electronic MEdical Records and GEnomics), запущенного в 2007 году Национальными институтами здравоохранения США. Из этой базы данных были взяты сведения о генотипах 28 416 взрослых американцев европейского происхождения. Для каждого из них в базе имеется электронная медицинская карта, то есть информация о наличии или отсутствии различных заболеваний и прочих «медицинских характеристик», таких, например, как вредные привычки. Для всех этих людей известно аллельное состояние большинства полиморфных локусов (то есть участков генома, которые не у всех людей одинаковы), что, по сути, почти идентично наличию целых прочтенных геномов.