Новое исследование на плодовых мушках выявило геномные маркеры адаптации человека к высокогорью
21% — таково содержание кислорода в воздухе, которым мы дышим, за исключением жителей экстремально высокогорных районов Тибета или Анд.
Чтобы выявить генетические корни способности выживать в разреженном воздухе, совместная исследовательская группа под руководством Кевина Уайта (Чикагский университет) и Габриэля Хаддада (Калифорнийский университет в Сан-Диего) использовала модельный организм — плодовую мушку Drosophila — и обнаружила более 100 генов, которые могут быть критически важны для адаптации к высокогорью. Более 40 из них имеют сходные гены у человека. Результаты опубликованы в онлайн-издании журнала Molecular Biology and Evolution.
Используя метод экспериментальной эволюции с последующим полногеномным секвенированием («эволюция и повторное секвенирование»), команда выращивала три популяции мушек в условиях сильной гипоксии на протяжении многих поколений. Секвенирование гипокси-толерантных мушек (выживавших при 5% кислорода к 13-му поколению) выявило 3800 единичных мутаций, многие из которых локализовались в 66 геномных регионах. В итоге было отобрано 99 генов-кандидатов у мушки. Многие из них были связаны с развитием дыхательной системы. Эксперименты по «выключению» этих генов значительно повышали выживаемость в условиях тяжелой гипоксии. «В честь легендарных шерпских альпинистов Непала мы назвали три ранее не названных гена мушки, вовлеченных в перестройку метаболизма, — Паcанг Лхаму, Тенцинг Норгей и Пхурба Таши», — сказал первый автор исследования Аашиш Джа.
Сравнив сходные гены у высокогорных популяций людей, исследователи обнаружили несколько различий в виде единичных мутаций между жителями высокогорий и их соседями с равнин.
Сравнительные данные по людям из Анд (n=10), шерпам (69), тибетцам (96) и эфиопским горцам (165) показали, что из 102 человеческих генов, сходных с 55 генами гипоксии у мушки, более 40, по-видимому, обеспечивают устойчивость к гипоксии у шерпов, тибетцев и эфиопских горцев. Меньшее число генов (n=21) было общим для андийской популяции, что могло быть связано с малым размером выборки (всего 10 человек). Профессор Уайт поясняет: «Эти результаты показывают, что, к нашему удивлению, генетические вариации в одних и тех же типах генов могут обеспечивать устойчивость к гипоксии как у людей, так и у плодовых мушек. Это означает, что даже за сотни миллионов лет эволюции организмы могут приходить к сходным решениям при адаптации к одинаковым типам изменений окружающей среды».