Международная группа исследователей разработала новый статистический метод, позволяющий эффективно выявлять в больших массивах данных следы работы направленного естественного отбора, отделяя их от других эволюционных процессов.
Речь идет о типе естественного отбора, при котором одна из версий гена, обеспечивающая крайнюю форму признака, например, переносимость лактозы во взрослом возрасте, оказывается достаточно выгодной для выживания и размножения, чтобы передаваться потомству чаще, чем менее выгодные версии гена, и быстро распространяется в популяции.
До сих пор считалось, что с тех пор, как современные люди появились в Африке около 300 тысяч лет назад и начали расселяться по всему миру, направленный отбор был сравнительно редким явлением. До настоящего времени анализ древней человеческой ДНК выявил лишь примерно 21 случай направленного отбора.
Однако основанный на новом методе анализ геномных данных почти 16 тысяч человек, живших на протяжении последних 18 тысяч лет в Западной Евразии — на территории, охватывающей Северную, Западную и Южную Европу, а также Ближний Восток, — показал, что направленный отбор оказал гораздо большее влияние на геномы современных людей, чем считалось.
Исследователи, статья которых опубликована в журнале Nature, установили, что с конца ледникового периода направленный отбор способствовал распространению или сокращению сотен вариантов генов в Западной Евразии.
Причем в последние 10 тысяч лет, с тех пор, как люди перешли от охоты и собирательства к земледелию, отбор фактически ускорился, так как, по мере перехода людей к оседлому образу жизни, различные признаки становились более выгодными или, наоборот, начинали отсеиваться.
В общей сложности команда смогла идентифицировать 479 вариантов генов, или аллелей, которые подвергались сильному направленному отбору в геномах западно-евразийцев.
Более 60 процентов из них связаны с признаками, которые наблюдаются у современных жителей Западной Евразии. Так, сильному положительному (поддерживающему) отбору подверглись варианты ДНК, отвечающие за:
— светлый цвет кожи;
— рыжий цвет волос;
— повышенный риск целиакии (непереносимости глютена — растительного белка, содержащегося в злаках) и болезни Крона;
— иммунитет к ВИЧ-инфекции и устойчивость к проказе;
— низкую вероятность облысения по мужскому типу;
— низкий риск ревматоидного артрита и алкоголизма;
— наличие антигена B на эритроцитах, что соответствует третьей и четвертой группе крови и влияет на устойчивость к бактериальным и вирусным инфекциям;
— сниженный риск биполярного расстройства и шизофрении.
Все эти варианты, вероятно, были по тем или иным причинам полезны для выживания на разных этапах эволюции. К примеру, отбор по признаку светлой пигментации кожи, по-видимому, отражает важность усиленного синтеза витамина D в регионах с недостатком солнечного света. Сложнее объяснить отбор по признаку рыжего цвета волос. Возможно, сами по себе рыжие волосы не были полезны, но гены, отвечающие за этот признак, оказались связаны с более важной адаптацией, предположили ученые.
Они также обнаружили, что некоторые признаки подвергались положительному или отрицательному отбору в разные периоды времени. Так, в течение нескольких тысячелетий частота генетических вариантов, отвечающих за восприимчивость к туберкулезу, росла, а затем, около 3500 лет назад, уменьшилась. Аналогично, частота вариантов, отвечающих за восприимчивость к рассеянному склерозу, увеличивалась, а примерно две тысячи лет назад пошла на спад.
По мнению исследователей, эти траектории могут отражать изменения в окружающей среде или появление новых патогенов.