Генетическое смешение в Южной части Тихого океана: от денисовцев до иммунного ответа человека

Характеристика генетического разнообразия популяций человека важна для понимания болезней и их географического распределения. Однако большинство исследований сосредоточено на популяциях европейского происхождения (всего 16% населения мира). Учёные из Института Пастера, Коллеж де Франс и CNRS изучили недостаточно исследованные популяции Южной части Тихого океана, которые сильно страдают от различных болезней, включая переносимые комарами инфекции (вирусы Зика, денге, чикунгунья) и метаболические заболевания (ожирение, диабет). Секвенирование геномов 320 человек позволило исследовать, как популяции адаптировались к условиям островов Тихого океана и как это повлияло на их здоровье. Исследование также раскрыло неизвестные аспекты истории заселения региона. Работа опубликована 14 апреля 2021 года в журнале Nature.

Исторические события, прослеженные с помощью генетики

Секвенирование целых геномов более 320 человек с Тайваня, Филиппин, архипелага Бисмарка, Соломоновых островов, островов Санта-Крус и Вануату позволило проследить историю заселения Океании.

• Древнее заселение: Подтверждено, что люди заселили Ближнюю Океанию (Папуа — Новая Гвинея, архипелаг Бисмарка, Соломоновы острова) примерно 45 000 лет назад, после чего последовал период генетической изоляции между островами. Перед заселением численность этих популяций резко сократилась.
• «Австронезийская экспансия»: Анализ ставит под сомнение теорию «Исхода из Тайваня», согласно которой популяция покинула Тайвань ~5000 лет назад и быстро заселила острова. Данные показывают, что люди покинули Тайвань более 5000 лет назад, а смешение с населением Ближней Океании началось лишь 2000 лет спустя. Это указывает на более медленную экспансию, возможно, с фазой «созревания» на Филиппинах или в Индонезии.

Наследие неандертальцев и денисовцев в популяциях Южной части Тихого океана

Исследование позволило оценить долю генетического материала, унаследованного от архаичных людей.

• Доля наследия: Доля неандертальского наследия у 20 изученных популяций примерно одинакова (~2.5%). В то время как доля денисовского наследия сильно варьирует: от почти 0% на Тайване и Филиппинах до 3.2% в Папуа — Новой Гвинее и Вануату.
• Характер адаптивных вариантов: Неандертальцы передали современным людям полезные мутации, связанные с пигментацией кожи, метаболизмом, развитием нейронов и др. Наиболее неожиданным открытием стало то, что смешение с денисовцами почти исключительно принесло полезные мутации, связанные с регуляцией иммунного ответа. Это говорит о том, что денисовское наследие стало резервуаром адаптивных вариантов, улучшивших способность тихоокеанских популяций противостоять местным патогенам.
• Множественные события смешения: Смешение с денисовцами происходило как минимум в ходе четырёх независимых событий. Денисовцы, с которыми смешивались предки тихоокеанских популяций, представляли собой генетически разнообразные группы. Изучение 3% архаичного наследия в геномах современных людей позволило «воскресить» геномы денисовцев и показать их высокое генетическое разнообразие.

Кроме адаптации через архаичное смешение, учёные обнаружили, что мишенью естественного отбора у народов Океании был также метаболизм липидов, в частности холестерина. Это может помочь понять, почему изменения в образе жизни этих популяций связаны с метаболическими нарушениями.

Эволюционно-генетический подход проливает свет на историю биологической адаптации и предоставляет ценную информацию об особенностях человека. Крупномасштабные геномные исследования помогут лучше понять генетические причины заболеваний в регионах, где медицинские исследования до сих пор были ограничены.