Дослідники із ряду китайських університетів провели дослідження змін у геномі європейців протягом останніх кількох тисяч років. Вони визначили, як природний відбір впливає на полігенні ознаки. Зокрема було доведено, що у найбільшій ступені відбір за останні 10000 років впливав на пігментацію шкіри, статуру та харчові уподобання людей. Свої дослідження автори виклали у статті у Nature Human Behaviour.
Полігенні ознаки та природний відбір
Коли вчені говорять про те, що природний відбір підтримує якусь ознаку на рівні генів, то переважно вони мають на увазі, що природний відбір сприяє поширенню якогось гену, кореляцію активності якого із певною ознакою доведено в експериментах. Але ці ж експерименти показують, що купа дуже важливих ознак пов'язана не з одним геном, а з цілим комплексом. Такі ознаки називають полігенними. І досі не було досліджено, як же природний відбір впливає на такі генетичні комплекси та чи впливає він на них як єдине ціле.
Вирішити це питання взялася група генетиків із ряду китайських університетів. У якості об'єкту досліджень вони обрали європейську популяцію людей. Для європейської популяції зібрані великі генетичні банки як геномів сучасних людей, так і геномів, що видобуті із викопних решток. Також для Європи достатньо добре вивчені антропологічні ознаки та зміна культур протягом останніх 10000 років. І це дає змогу оцінити вплив природного відбору на велику кількість ознак. Для свого дослідження генетики вибрали 870 полігенних ознак і дослідили їх для чотирьох часових проміжків: кількох останніх десятиліть, останніх 100 поколінь (приблизно 2800 років), останніх 10000 років та усього часу, що люди сучасного типу живуть у Європі.
Дослідження сучасних людей
Спочатку вчені дослідили сучасних європейців. Їх цікавило, як ті чи інші ознаки впливають на репродуктивний успіх. З 870 ознак для 539 були отримані результати, які можна чітко інтерпретувати. Виявилося, що на репродуктивний успіх (те, скільки дітей має людина) у сучасних чоловіків з цих 539 ознак суттєво впливають 40, а у жінок – 32. При цьому для чоловіків 23 із цих ознак відносяться до тих, що визначають статуру тіла. У жінок же до цієї категорії відносилося тільки 14 ознак. При цьому кореляція окремих ознак із кількістю дітей у чоловіків та жінок також може відрізнятися. Наприклад зріст має сильну позитивну кореляцію для чоловіків і значно меншу, але все ж значущу та позитивну – для жінок. Те саме і з індексом маси тіла.
У ознак, що характеризують шкіру теж є відмінність між статями. З 13 ознак, які належать до цієї категорії п'ять кореляцію із репродуктивним успіхом чоловіків, але жоден не показує зв'язку із репродуктивним успіхом у жінок. Окремо вартим уваги є той факт, що такий показник як легкість засмагання шкіри має позитивну кореляцію із репродуктивним успіхом у чоловіків та негативну – із репродуктивним успіхом у жінок.
Також цікавим моментом є те, що схильність до шизофренії та розладу дефіциту уваги має сильну кореляцію із репродуктивним успіхом у чоловіків, але для жінок ніякої значущої кореляції не спостерігається. Це тим більше цікаво, якщо враховувати, що жодна інша генетична зумовлена схильність до хвороб на репродуктивний успіх сучасних чоловіків та жінок не впливає.
Нарешті рівень інтелекту негативно корелює із кількістю дітей. При цьому для жінок ця негативна кореляція виразніша. Замість того, як відмічають автори дослідження, у жінок спостерігається виразна позитивна кореляція між інтелектом та кількістю статевих партнерів.
Еволюція європейців у останні 3000 років
Далі дослідники звернули увагу на те, що відбувалося у Європі протягом останніх 100 поколінь. Головним результатом цього дослідження стало те, що з 870 ознак 88 відсотків демонструють присутність відбору, який суттєво на них впливає. Серед 755 ознак за якими протягом останніх 3000 років у Європі відбувався відбір особливо сильні зміни помітні у тих із них, що характеризують шкіру та, власне, репродуктивні функції. При цьому найбільшу адаптивність знову ж показує здатність шкіри до засмагання. Також високий ступінь змінності показує генетична придатність до алкоголізму. А ось структури мозку відносяться до тих полігенетичних ознак, які у Європі за останні тисячоліття майже не змінилися.
Що стосується генетичної схильності до різних хвороб, то вона у вказаному проміжку часу демонструє стійку тенденцію до зменшення ризику виникнення різних хвороб. Особливо це стосується схильності до підвищеного холестерину. Водночас схильність до декількох хвороб підвищується. До таких відносяться рак шкіри, синдром дефіциту уваги та гіперактивності та нервова анорексія.
Вплив мисливців-збирачів на геном сучасних європейців
Що стосується тиску природного відбору на геном європейців протягом останніх 10000 років, то для цього дослідження вчені використовували чотири набори генетичних даних: набір для донеолітичних миливців-збирачів Європи, базу геномів неолітичних мешканців, базу геномів пізньонеолітични мешканців та базу геномів близькосхідних землеробів. Результатом цього дослідження стала вибірка із 78 полігенних ознак, зміну яких вдалося прослідкувати від мисливців-збирачів до пізньонеолітичних мешканців Європи.
При цьому з 78 ознак сім відносилися до тих, що характеризують шкіру, а 18 = до тих, що характеризують харчування. Зокрема ознакою, яка найбільше зазнала змін протягом неолітичної революції, коли у Європі кардинально змінилися умови життя була все та сама легкість засмагання шкіри. Цікаво, що ця ознака досить сильно змінилася, якщо порівнювати мисливців-збирачів із близькосхідними фермерами та якщо порівнювати близькосхідних фермерів із неолітичним населенням Європи. А ось між неолітичним, а пізньонеолітичним населенням Європи такої сильної різниці у здатності шкіри до засмаги немає.
Відносно полігенетичних ознак, що належать до ризику виникнення захворювань було встановлено, що для постнеолітичних популяції, популяцій з близького сходу та донеолітичних популяцій Європи характерні зміни приблизно у одних і тих самих ознаках. Але у неолітичних популяціях характер змін у полігенних ознаках, що мають відношення до хвороб зовсім інший. При цьому, як і для періоду у 100 останніх поколінь полігенні ознаки, пов'язані із хворобами демонструють значно сильніший негативний відбір у порівнянні із рештою ознак.
Загальні тенденції еволюції європейців
Що стосується змін, які відбувалися у полігенних ознаках європейців ще до закінчення останнього льодовикового періоду, то тут найбільшої зміни зазнали комплекси генів, що відповідають за кількість води у тілі, ризик виникнення шизофренії та рівень інтелекту.
Якщо ж брати увесь проміжок часу від появи сучасних людей у Європі до сьогодення, то із вже згаданих 870 ознак значні зміни, пов'язані із тиском природного відбору на полігенні ознаки мали 67. Серед них 15 належать до генних комплексів, пов'язаних із харчуванням, 10 – із нейрологією та 9 – із харчуванням. Однак і інші ознаки зазнали значних змін. Наприклад найбільший рівень очищального відбору, тобто відсіву усіх мутацій спостерігається для генного комплексу, відповідального за рівень у крові ліпопротеїну А, що пов'язаний із ризиком раннього атеросклерозу.
Довготривалі тенденції змін у генетиці європейців
Загальна картина достатньо складна для того, щоб робити якісь однозначні висновки. Однак деякі узагальнення все ж можна зробити. По-перше, достатньо надійно доведено, що значна частина полігенних ознак у людини зазнають дії відбору саме як цілісні генетичні комплекси. У Європі протягом останніх десяти тисяч років такого впливу зазнавали усі групи ознак. Однак у найбільшій мірі відбір позначився на ознаках, пов'язаних зі статурою, пігментацією шкіри та харчуванням. Щодо пігментації шкіри результат був цілком очікуваним, оскільки більш ранні дослідження вже доводили, що стародавні європейці були темношкірими. Тепер же встановлено, що найбільш швидко темна шкіра змінювалася світлою і схильною до засмаги у період між 10000 років та неолітичною революцією, а потім темпи цих змін уповільнилися, але не зупинилися зовсім.
Також було встановлено, що спрямованість та темпи відбору не були однаковими протягом усього цього часу. Дослідження показують, що двічі в історії напрямок відбору змінювався, після чого повертався до попередніх тенденцій. Ставалося це під час неолітичної революції та індустріальної революції, коли спосіб життя людей зазнавав значних змін. Це підтверджує припущення про е, що соціальні зміни можуть суттєво впливати на природній відбір.
Несподіванкою стало те, що протягом усієї історії європейські популяції демонструють позитивну адаптацію до нервової анорексії та проблем із кишковою флорою. Такі зміни були б характерні для популяцій, які у своєму житті регулярно стикаються із голодом та неякісним харчуванням, оскільки допомагають виживати саме у таких умовах. Але мова іде про Європу, для якої характерне покращене харчування. Дослідники роблять висновок, що покращення харчування у Європі відбулося відносно нещодавно і відповідні еволюційні зміни просто не встигли відбутися.
