Особый ген защитил первых переселенцев в Евразию от холодной погоды
Новое исследование пролило свет на то, как доисторические люди пережили холод после миграции из Африки в различные части Европы и Азии, начавшейся по меньшей мере 70 000 лет назад. В исследовании, недавно опубликованном в журнале Life Metabolism, группа китайских ученых-генетиков объясняет, как особый вариант гена обеспечивает дополнительную защиту от холода людям, которые им обладают, увеличивая их способность жить даже в самых экстремальных северных климатических условиях.
Этот вариант гена FTO, отвечающего за накопление жира, который носит научное название «rs1421085 T>C», уникален из-за своего влияния на метаболизм клеток бурого жира человека. Когда организм человека подвергается воздействию холода, этот вариант FTO ускоряет процесс преобразования потенциальной энергии во внутреннее тепло в этих клетках, тем самым помогая регулировать температуру тела и обеспечивать безопасность человека в холодных условиях.
За последние несколько тысяч лет различные этнические группы, составляющие человечество, прочно обосновались в зонах, которые они занимают на разных континентах. Это позволяет проводить обширный анализ ДНК этих различных групп населения, проверять генетические вариации, которые могут быть связаны с климатом или с условиями окружающей среды в целом.
Именно это и произошло в недавно опубликованном исследовании, проведенном исследователями из Медицинской школы университета Цзяо Тун в Шанхае и Медицинского университета больницы Шэнцзин в Шэньяне. Они хотели выяснить, насколько распространен вариант FTO, который обеспечивает повышенную выработку тепла телом, среди различных групп населения, проживающих в Северном полушарии, на основе «средних температур кожи Земли», которые каждая группа испытала в январе.
Китайские генетики были уверены, что им удастся обнаружить корреляцию между частотой встречаемости варианта FTO и воздействием более низких зимних температур — и именно это и произошло.
Для целей своего исследования они получили образцы бурой жировой ткани (BAT), извлеченные из человеческих плодов, которые представляли несколько различных групп населения. В своем анализе они обнаружили сильную корреляцию между климатом и устойчивостью варианта rs1421085 T>C, причем более холодный климат производил больше этого варианта.
По словам генетиков, частота встречаемости варианта, вырабатывающего тепло, идеально соответствует тому, что известно о древних миграционных путях.
«За последние 100 000 лет современные люди мигрировали из низких широт в высокие, переходя из тропических и умеренных зон в более холодные регионы и переходя от обществ охотников и собирателей к сельскохозяйственному и скотоводческому образу жизни», — пишут авторы исследования.
Эти изменения окружающей среды оказали эволюционное давление, сыгравшее решающую роль в формировании фенотипического [генетического] разнообразия в различных популяциях».
Претерпев радикальные изменения в образе жизни, приведшие их в более сложные условия, доисторическим людям пришлось адаптироваться, и с помощью естественного отбора их тела адаптировались вместе с ними.
Хотя способность вырабатывать больше тепла телом, по-видимому, была бы полезна людям любого возраста, она была особенно важна для молодых и уязвимых людей.
«Этот вариант может дать новорожденным носителям существенное преимущество в выживании в холодном климате, особенно в течение короткого периода после рождения, за счет усиления термогенеза BAT [внутренней выработки тепла]», — пояснили исследователи-генетики. «Эта генетическая адаптация может представлять собой лишь один из многочисленных вариантов, которые ранние люди использовали для адаптации к суровым холодным условиям. Мы ожидаем, что в будущем будут обнаружены дополнительные генетические варианты, имеющие отношение к этой сложной эволюционной траектории».
Насколько бы идеальной ни была корреляция между частотой возникновения варианта FTO и средними температурами января в большинстве случаев, исследователи наткнулись на исключение на индийском субконтиненте. В индийской популяции в целом распространенность варианта была выше, чем можно было бы ожидать, учитывая теплые условия, преобладающие в этом регионе.
Это можно объяснить, говорят исследователи, если то, что было названо « теорией арийского вторжения », верно. Сторонники этой спорной гипотезы утверждают, что мигранты с севера и запада прибыли на Индийский субконтинент в больших количествах в доисторические времена, что в конечном итоге способствовало упадку древней индийской цивилизации. Со временем мигранты смешались с местным населением, создав сложное генетическое наследие, которое включало большую распространенность генетического варианта, который повышает способность организма вырабатывать собственное тепло.
Фактически, генетические исследования показали, что от 20% до 80% генетического наследия различных индийских этнических популяций имеет евразийское происхождение. Таким образом, даже если теория арийского вторжения неверна в некоторых своих особенностях , современная индийская популяция довольно разнообразна в генетическом плане, что доказывает, что миграция является фактором, который необходимо учитывать при оценке генетического наследия любой группы людей.
Интересно, что ученые-генетики, участвовавшие в этом новом исследовании, изначально не рассматривали ген FTO и его варианты в контексте адаптации к климату.
Когда они впервые начали свое исследование много лет назад, их целью было узнать больше о том, как со временем развивалась уязвимость человека к ожирению. Ген FTO связан с ожирением и большим накоплением жира, и одно время считалось, что вариант rs1421085 T>C на самом деле увеличивает риск ожирения даже больше, чем другие варианты FTO.
Но после того, как исследования на мышах показали, что этот вариант может повышать способность клеток бурой жировой ткани (BAT) сжигать калории для получения тепла, китайские исследователи переключили свое внимание и начали изучать, как этот вариант мог защищать людей от холода. То, что они обнаружили, подтверждает роль, которую вариант FTO играет в усилении термогенеза, то есть его присутствие могло облегчить доисторическим мигрантам в холодный климат выживание там в течение длительного времени. Этот вариант также может в некоторой степени помочь противодействовать ожирению, поскольку он повышает метаболизм сжигания жира до более высокого уровня.
«Сложности генетики человека, вероятно, скрывают многочисленные нераскрытые секреты, касающиеся устойчивости к холоду, наряду с бесчисленными древними повествованиями, вращающимися вокруг выживания и гибели», — написали авторы исследования, суммируя более важные последствия своего открытия. «Это непреходящее хранилище нашей истории требует непрестанного изучения и исследования, предлагая понимание нашего сложного путешествия во времени и адаптации».