Генетическая несовместимость с сапиенсами могла ускорить конец неандертальцев
Судьба неандертальцев, двоюродных братьев сапиенсов, веками озадачивала ученых. Почему они исчезли, а мы — нет? Ответ, возможно, скрывался не на полях сражений, а в самом интимном и жизненно важном процессе — вынашивании ребенка. Авторы нового исследования пришли к выводу, что гибридные потомки — конкретно дочери от смешанных браков — чаще сталкивались с потерей беременности из-за генетической несовместимости, и это, по мнению специалистов, могло ускорить сокращение численности неандертальцев.
Ученым хорошо известно, что предки Homo sapiens неоднократно пересекались с другим видом людей — неандертальцами (Homo neanderthalensis). Генетические данные свидетельствуют, что эти встречи не всегда были враждебными. По крайней мере две линии этих видов вступали в интимную связь. По мнению исследователей, между 50 тысячами и 45 тысячами лет назад группы современных людей, мигрировавших из Африки в Евразию, активно скрещивались с неандертальцами.
От таких контактов рождались дети, и часть неандертальской ДНК перешла в популяции современных людей. Это видно в генетическом «отпечатке»: у сапиенсов неафриканского происхождения наблюдается от одного до двух процентов неандертальских генов.
Однако один элемент так и не перешел к современным людям — митохондриальная ДНК. Эта маленькая молекула, энергетическая станция клетки, передается строго по материнской линии, через яйцеклетку. Почему же сапиенсы не унаследовали ее от неандертальских женщин? Ведь если происходили межвидовые браки и рождались дети, кто-то из неандертальских женщин должен был передать свой генетический код дальше. Этот вопрос долго оставался одной из главных загадок палеогенетики.
Международная команда антропологов, эволюционных биологов и генетиков под руководством Патрика Эппенбергера (Patrick Eppenberger) из Цюрихского университета в Швейцарии, возможно, нашла разгадку. Ученые выдвинули гипотезу, что женщины-гибриды, рожденные от сапиенсов и неандертальца, часто теряли детей на ранних сроках. Причина — несовместимость генов матери и плода, затрагивающая красные кровяные тельца.
Внимание специалистов привлек ген PIEZO1. Он играет ключевую роль в работе красных кровяных телец — эритроцитов, влияет на свойства клеток, которые помогают эритроцитам эффективно доставлять кислород.
У Homo neanderthalensis и Homo sapiens существовали разные версии этого гена. Ученые обозначили неандертальский вариант как V1, а вариант сапиенсов — как V2. Эппенбергер и его команда взяли ДНК неандертальцев и современных людей и посмотрели, чем они различаются в одном конкретном гене — PIEZO1. Проще говоря, хотели разобраться, зачем природе понадобились разные варианты одного и того же гена.
Исследователи создали модель белка, который кодируется PIEZO1. То есть «собрали» на компьютере его трехмерную структуру и посмотрели, как она работает. С помощью сложного компьютерного моделирования и экспериментов с настоящими человеческими эритроцитами в лаборатории Эппенбергер и его коллеги выяснили, что белок PIEZO1 у неандертальцев действовал иначе, чем у сапиенсов.
Кровяные тельца с неандертальским вариантом V1 связывали кислород намного сильнее и неохотнее его отпускали. У сапиенсов вариант V2 был менее «цепкий».
V1 — доминантный аллель. Значит, если человек унаследовал одну копию V1 от неандертальского предка и одну копию V2 от сапиенса, его кровь вела себя как «неандертальская»: гемоглобин сильнее связывал кислород.
В первом поколении подобный гибрид обычно развивался нормально — как в утробе неандерталки, так и женщины-сапиенс, поскольку мать была «чистая» по гену — либо V1/V1, либо V2/V2. Но во втором поколении ситуация менялась.
Если мать-гибрид имела два варианта гена — V1 и V2, а плод в данном случае — две копии V2, то гемоглобин матери прочно удерживал кислород и плохо отдавал его плоду. Это нарушало градиент транспорта кислорода через плаценту и могло вызывать гипоксию у плода, повышая риск выкидыша.
У гибридной женщины с двумя вариантами гена — V1 и V2, — которая вынашивала ребенка с двумя копиями V2 (мать и отец передали ему одинаковую версию гена PIEZO1 — вариант V2), гемоглобин в крови слишком крепко связывал кислород и не отдавал его плоду. Из-за этого нарушался градиент передачи кислорода через плаценту: кислород хуже переходил от матери к плоду, плод испытывал гипоксию (недостаток кислорода), что повышало риск выкидыша.
Авторы научной работы полагают, что такая скрытая генетическая несовместимость действовала как тихий, но постоянный демографический пресс на популяцию неандертальцев. Поскольку сапиенсов было больше, гены от них постепенно проникали в небольшие неандертальские группы. Каждое такое проникновение в перспективе грозило трагедией для гибридных дочерей, которые теряли своих детей.
«Такие случаи накапливались тысячелетиями и подрывали способность неандертальцев поддерживать численность. Даже небольшой поток генов от сапиенсов в популяцию неандертальцев мог привести к постепенному снижению рождаемости и усилить демографический спад», — объяснил Эппенбергер.
Для сапиенсов эта генетическая несовместимость почти ничего не изменила, потому что их было гораздо больше, чем неандертальцев. Даже если у некоторых гибридов возникали проблемы с беременностью, это не влияло на общий успех их вида — слишком много других пар имели здоровых детей.
К тому же, когда неандертальцы и люди имели общих потомков, неандертальские гены, по мнению специалистов, чаще всего передавались через мужчин. А вариант гена V1, который создавал проблемы с кислородом, постепенно исчезал — природа просто «отсеяла» его через естественный отбор.
Поэтому в клетках современных людей остались следы ядерной ДНК неандертальцев (чаще унаследованные от мужчин-неандертальцев), а вот митохондриальная ДНК, которая передается строго по материнской линии, — практически нет.
Что особенно важно, это открытие имеет значение не только для палеонтологии. Исследователи отметили, что и сегодня у людей встречаются мутации в гене PIEZO1 со схожим эффектом. Некоторые случаи необъяснимой потери беременности в современном мире могут быть вызваны точно таким же механизмом — скрытым конфликтом между сродством к кислороду в крови матери и плода.
Отметим, несмотря на логичные выводы, к этому исследованию нужно относиться с осторожностью. Во-первых, ученые проводили опыты с клетками в лаборатории и строили компьютерные модели. Это нужная работа, но она не воссоздает всю сложность живого организма, тем более организма беременной женщины, жившей 50 тысяч лет назад. То, что происходит в чашке Петри, может не повторяться в настоящем теле со всеми его компенсаторными механизмами.
Во-вторых, ген PIEZO1 действительно влияет на перенос кислорода, но не факт, что одна единственная разница между вариантами V1 и V2 могла привести к массовым выкидышам и исчезновению целого вида. На выживание неандертальцев наверняка влияли и другие факторы — климат и болезни.
Наконец, не исключено, что на самом деле эффект PIEZO1 был очень слабым. Даже если генетическая несовместимость действительно существовала, она могла лишь немного снизить шансы на успешную беременность, а не стать решающим фактором.
Выводы исследователей представлены на сайте препринтов по биологии bioRxiv.org.
Telegram 
Дзен 
VK Инженеры компании HONOR выпустили смартфон с кремний-углеродной батареей на 7000 миллиампер-часов, сохранив толщину устройства в пределах 7,8 миллиметра. Разработка доказала, что переход на кремниевые аноды окончательно решил проблему громоздких аккумуляторов высокой емкости.
Растительные продукты из бобовых позволяют получать белок и другие питательные вещества без сложной переработки сырья, но их распространению мешают в том числе привычки потребителей и требования к текстуре. Исследователи из Щвейцарии нашли способ изменить структуру цельных бобовых так, чтобы она стала более мясистой, плотной и устойчивой к пережевыванию.
Ученые проанализировали результаты миллионов столкновений на Большом адронном коллайдере за восемь лет и нашли статистические намеки на рождение пар бозонов Хиггса. Фиксация феномена докажет способность частиц взаимодействовать друг с другом и поможет оценить стабильность Вселенной.
Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.
Госдолг США достиг 40 триллионов долларов и растет все быстрее и быстрее. На Западе переполох: при таких размерах его не выплатить. Следовательно, полагают многие, надо решить проблему как древние шумеры — долг обнулить и начать занимать заново. Рецепт кажется здравым, но есть нюансы. Причем поучительнее всего они даже не для Штатов, а, как ни странно, именно для России.
Ребенок легче взрослого, быстрее осваивается в новой обстановке и обладает пластичной нервной системой — значит, невесомость он перенесет проще. Это рассуждение звучит убедительно ровно до тех пор, пока ребенка считают уменьшенной копией взрослого. На самом деле его скелет еще набирает прочность, мышцы учатся работать вместе с нервной системой, вестибулярный аппарат настраивает ощущение положения тела, а органы и ткани проходят этапы, которые нельзя повторить после завершения роста. Если в этот период убрать постоянную нагрузку земного притяжения, организм будет не только приспосабливаться к новой среде: он станет формироваться внутри нее. Каким получится результат, медицина сегодня не знает: длительных орбитальных исследований с участием несовершеннолетних не проводилось.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии