Как эволюционировало наше обоняние, включая обоняние древних людей

Группа учёных под руководством доктора Кара Хувер из Университета Аляски в Фэрбенксе, включая профессора Мэтью Кобба из Манчестерского университета, изучила эволюцию обоняния и даже реконструировала, как мог чувствовать запахи давно вымерший родственник человека.

Обоняние играет решающую роль в человеческих обществах, так как связано со вкусом пищи и идентификацией приятных и неприятных веществ.

В наших носах около 4 миллионов обонятельных клеток, разделённых примерно на 400 различных типов. Существует огромная генетическая изменчивость внутри и между популяциями в нашей способности обнаруживать запахи. Каждая обонятельная клетка несёт на себе только один тип рецептора или «замка» — запах попадает в воздух, вписывается в «замок» и активирует клетку.

Большинство рецепторов могут обнаруживать более одного запаха, но один, называемый OR7D4, позволяет нам обнаруживать очень специфический запах андростенона, который вырабатывается свиньями и содержится в мясе кабана. Люди с разными последовательностями ДНК в гене, продуцирующем рецептор OR7D4, по-разному реагируют на этот запах: одни находят его отвратительным, другие — сладким, а третьи вообще не чувствуют. Реакцию людей на андростенон можно предсказать по их последовательности ДНК OR7D4, и наоборот.

Профессор Кобб и другие исследователи изучили ДНК, кодирующую OR7D4, у более чем 2200 человек из 43 популяций по всему миру, многие из которых были коренными группами. Они обнаружили, что разные популяции, как правило, имеют разные последовательности генов и, следовательно, различаются по способности чувствовать это соединение.

Например, они обнаружили, что популяции из Африки — откуда произошли люди — как правило, способны чувствовать его, а популяции из северного полушария — нет. Это показывает, что когда люди впервые эволюционировали в Африке, они могли обнаруживать этот запах.

Статистический анализ частот различных форм гена OR7D4 со всего мира показал, что разные формы этого гена могли подвергаться естественному отбору.

Одним из возможных объяснений этого отбора является то, что неспособность чувствовать андростенон была связана с одомашниванием свиней нашими предками — андростенон делает мясо некастрированных кабанов неприятным на вкус для людей, которые могут его чувствовать. Свиньи были первоначально одомашнены в Азии, где гены, приводящие к снижению чувствительности к андростенону, имеют высокую частоту.

Группа также изучила ген OR7D4 в древней ДНК двух вымерших человеческих популяций — неандертальцев и денисовцев, чьи останки были найдены на одном и том же участке в Сибири, но которые жили на десятки тысяч лет друг от друга.

Группа обнаружила, что ДНК OR7D4 неандертальцев была похожа на нашу — они могли бы чувствовать андростенон. Денисовцы — загадочная группа наших вымерших родственников — мы не знаем, как они выглядели, и они известны только по одному зубу и кости пальца от разных особей.

Их ДНК показала уникальную мутацию, не встречающуюся у людей или неандертальцев, которая изменила структуру рецептора OR7D4.

Член команды Хироаки Мацунами из Университета Дьюка в США реконструировал денисовский OR7D4 и изучил, как эта крошечная часть давно вымершего носа реагировала на андростенон. Оказалось, что, несмотря на мутацию, нос денисовца функционировал так же, как и наш. Оба наших близких родственника, как и наши ранние человеческие предки, могли бы обнаруживать этот странный запах.

Это исследование показывает, как глобальные исследования наших генов могут дать представление о том, как наше пристрастие к разным продуктам могло быть обусловлено вариациями в нашей способности чувствовать запахи, и, что особенно интересно, показывают, что можно заглянуть в глубокое эволюционное прошлое и реконструировать сенсорный мир наших далёких предков.