Каталог генетического разнообразия человекообразных обезьян проливает свет на эволюцию приматов и будущее их сохранения
Модель истории человекообразных обезьян за последние 15 миллионов лет создана на основе изучения генетических вариаций у большой группы людей, шимпанзе, горилл и орангутанов. Этот самый полный из существующих каталогов генетического разнообразия великих обезьян проясняет эволюцию и демографическую историю видов из Африки и Индонезии. Ресурс также, вероятно, поможет текущим и будущим природоохранным усилиям, направленным на сохранение естественного генетического разнообразия популяций.
Более 75 учёных и защитников дикой природы со всего мира участвовали в генетическом анализе 79 диких и рождённых в неволе человекообразных обезьян. Они представляют все шесть видов: шимпанзе, бонобо, суматранский орангутан, борнейский орангутан, восточная горилла и западная равнинная горилла, а также семь подвидов. В выборку были включены девять геномов человека.
Проектом руководили Хавьер Прадо-Мартинес с Томасом Маркесом-Бонет из Университета Помпеу Фабра в Барселоне (Испания) и Питер Х. Судмант с Эваном Эйхлером из Вашингтонского университета в Сиэтле (США). Отчёт опубликован 3 июля в журнале Nature.
Генетическая вариация среди человекообразных обезьян во многом оставалась неисследованной из-за сложности получения генетических образцов от диких особей.
Анализ генетического разнообразия, вероятно, раскроет способы, которыми естественный отбор, рост и сокращение популяций, географическая изоляция и миграция, климатические и геологические изменения и другие факторы формировали эволюцию приматов.
Изучение генетического разнообразия также вносит вклад в знания о восприимчивости различных видов приматов к заболеваниям. Это важно как для сохранения видов, так и для здоровья человека. Вирус Эбола стал причиной тысяч смертей горилл и шимпанзе в Африке, а происхождение ВИЧ — вируса, вызывающего СПИД, — это SIV, вирус иммунодефицита обезьян.
«Поскольку то, как мы думаем, общаемся и действуем, делает нас уникально человечными, — сказал Судмант, — мы специально ищем генетические различия между людьми и другими человекообразными обезьянами, которые могут обеспечивать эти черты». Эти видовые различия могут направить исследователей к участкам человеческого генома, связанным с познанием, речью или поведением, давая подсказки, какие мутации могут лежать в основе неврологических заболеваний.
В сопутствующей статье, опубликованной на этой неделе в Genome Research, Судмант и Эйхлер сообщили, что случайно нашли первые генетические свидетельства у шимпанзе расстройства, напоминающего синдром Смита-Магениса — инвалидизирующее физическое, умственное и поведенческое состояние у людей. Поразительно, но ветеринарные записи этой шимпанзе по кличке Сьюзи-А почти точно совпадали с симптомами пациентов-людей: она имела избыточный вес, была склонна к приступам ярости, имела искривление позвоночника и умерла от почечной недостаточности.
Открытие произошло, когда исследователи изучали и сравнивали накопление вариаций числа копий генов в ходе эволюции человекообразных обезьян. Вариации числа копий — это различия между особями, популяциями или видами в количестве повторений определённых сегментов ДНК. Дупликации и делеции сегментов ДНК изменили структуру геномов людей и человекообразных обезьян и лежат в основе многих генетических заболеваний.
Помимо взгляда на происхождение людей и их расстройств, новый ресурс генетического разнообразия поможет в решении сложной проблемы видов человекообразных обезьян, находящихся на грани исчезновения. Ресурс предоставляет важный инструмент, позволяющий биологам определять происхождение особей, браконьерски добытых ради частей тела или мяса. Исследование также объясняет, почему текущие программы разведения в зоопарках, пытающиеся увеличить генетическое разнообразие популяций в неволе, привели к тому, что эти популяции генетически отличаются от своих диких собратьев.
«Избегая инбридинга для создания разнообразной популяции, зоопарки и природоохранные группы могут полностью стирать генетические сигналы, специфичные для определённых популяций в конкретных географических локациях в дикой природе», — сказал Судмант. Одна из изученных исследователями обезьян, рождённых в неволе, Дональд, имела генетические признаки двух различных подвидов шимпанзе, обитающих в дикой природе на расстоянии около 2000 километров друг от друга.
Исследование также описывает множество изменений, произошедших вдоль каждой из линий обезьян по мере их разделения друг с другом из-за миграций, геологических изменений и климатических событий. Образование рек, отделение островов от материка и другие природные катаклизмы служили изоляции групп обезьян. Изолированные популяции затем могли подвергаться уникальному набору факторов среды, что приводило к колебаниям численности и адаптациям в зависимости от обстоятельств.
Хотя ранние человекоподобные виды существовали одновременно с предками некоторых нынешних человекообразных обезьян, исследователи обнаружили, что эволюционная история популяций предков была гораздо сложнее, чем у людей. По сравнению с нашими ближайшими родственниками, шимпанзе, человеческая история кажется «почти скучной», заключают Судмант и его наставник Эван Эйхлер. Последние несколько миллионов лет эволюционной истории шимпанзе полны взрывов численности, за которыми следовали резкие сокращения, демонстрируя замечательную пластичность. Причины этих колебаний численности шимпанзе задолго до нашего собственного демографического взрыва, однако, всё ещё неизвестны.