• Авторам
  • Партнерам
  • Студентам
  • Библиотекам
  • Рекламодателям
  • Контакты
  • Язык: English version
1362
Африка «в генах»: от эволюции человека до персонализированной медицины
Биология

Африка «в генах»: от эволюции человека до персонализированной медицины

В ходе долгой эволюции нашего вида происходило многократное смешение разных групп древних людей, что приводило к перетасовке генетической изменчивости внутри и между популяциями, а также увеличивало спектр генетических вариаций с адаптивным потенциалом. Сравнительный геномный анализ с использованием палеогенетических данных показывает, как формировался наш вид, а также дает новые знания, которые можно использовать в передовых областях медицины

Колыбелью человечества считают Африканский континент, чему есть множество доказательств, теперь уже не только археологических, но и генетических.

Именно в африканских популяциях ученые отмечают самый высокий в мире уровень генетического разнообразия человека, в рамки которого укладывается вся генетическая изменчивость неафриканского населения. Так, каждый африканский геном содержит примерно на четверть больше генетических полиморфизмов (вариаций), чем любой неафриканский, а редкие (частота <1%) варианты в африканских популяциях встречаются намного чаще.

После того, как древние люди вышли из Африки, в истории человечества случилось немало драматических эпизодов, включая многочисленные волны миграций (в том числе – обратно в Африку), изоляцию и смешение популяций. Между группами предков современного человека происходили процессы интрогрессии – переноса генетического материала в результате многократного обратного скрещивания. Говоря проще, шло скрещивание особей из популяций, которые в течение длительного эволюционного времени были изолированы, но при этом их представители не потеряли способность давать плодовитое совместное потомство.

Уникальная находка из восточной галереи Денисовой пещеры: фрагмент ископаемой кости женской особи не моложе 13 лет, которая была дочерью неандерталки и денисовца. Возраст кости согласно радиоуглеродному датированию составляет около 50 тыс. лет. Фото Т. Хайэм

Так смешивались между собой такие группы древних людей, как неандертальцы и денисовцы, а также представители архаичных «призрачных» популяций. В результате в геномах современных людей содержатся фрагменты ДНК, которые уводят нас к очень древним родословным.

Так выглядит родословное древо человека, построенное с использованием данных палеогенетики. Стрелками и цифрами показаны потоки генов между разными группировками первобытных людей и их вклад в генофонды. Из презентации С. Паабо на семинаре «Истоки верхнего палеолита в Евразии и эволюция рода Homo». Горный Алтай, июль 2018 г. По: (Паабо, Слон, 2019)

Ученые из США и ЮАР подробно изучают генетические особенности современных африканских популяций и многочисленные волны миграций (в том числе с использованием образцов древней ДНК), акцентируя на нескольких группах охотников-собирателей, сохранившихся до сих пор. Известно, что охота и собирательство были основными занятиями человека до появления земледелия и скотоводства в эпоху неолита (12–6,5 тыс. лет назад). И ученые считают, что именно их геномы могут дать наиболее полное представление о глубинной генетической структуре человечества.

Современных охотников-собирателей, которые живут небольшими общинами, принято разделять на три основные группы.

Первая – это народы койсан, исторически населявшие засушливые регионы на юге Африки. Возможно, именно койсаны были единственными жителями Южной Африки на протяжении большей части ее истории. Вторая группа – охотники-собиратели из Восточной Африки: коренные народы хадза и сандаве в Танзании, и чабу – в Эфиопии. Третья – это пигмеи тропических лесов, генетически разнообразные популяции из Экваториальной Африки. Все эти группы сегодня малочисленны, но при этом обладают самым высоким уровнем генетического разнообразия среди всех ныне существующих популяций человека.

Народ хадза, живущий на севере Танзании, до сих пор живет охотой и собирательством и неохотно контактирует с цивилизацией. © CC BY-NC-SA 2.0/Rita Willaert

В результате анализа полученных генетических данных перед учеными предстала сложная историческая картина преемственности и смешения в человеческом сообществе. Так, на основе изучения древней ДНК из Кении и Танзании было выдвинуто предположение, что зарождение скотоводства и земледелия в Восточной Африке шло в несколько этапов.

Большое значение имеют и адаптационные изменения в генах африканцев, связанные с проживанием в специфических условиях окружающей среды. По-видимому, часто в этом случае «мишенью» для мутаций становились регуляторные участки ДНК. И здесь мы видим типичные примеры конвергентной эволюции, при котором сходство может быть достигнуто разными путями. К примеру, специфические адаптивные мутации к высокогорным условиям, обнаруженные у населения Эфиопского нагорья, вершины которого возвышаются на 4550 м над уровнем моря, отличаются от тех, что были обнаружены у аборигенов Тибетского нагорья и Анд.

Африканские пигмеи и европеец-путешественник. 1921 г. Public DomainДругим примером адаптации к экстремальным условиям служит группа пигмеев – людей, рост которых не превышает 160 см. Было идентифицировано несколько генетических локусов, послуживших причиной такой особенности, – они перекрываются с генами, связанными с формированием костной ткани и мышц, а также синтезом гормона роста.

Одним из самых значимых для сегодняшнего дня результатов воздействий отбора на африканское населения стали мутации, связаны с иммунным ответом на патогены, которые в Африке широко распространены. Это, в первую очередь, возбудители малярии, трипаносомоза, оспы и туберкулеза, а также ВИЧ.

Изучение разнообразия африканских геномов имеет не только фундаментальное, но и практическое биомедицинское значение. Полученные данные важны для развития так называемой «точной» или персонализированной медицины, которая на основе знания генетических особенностей популяции или индивида может предсказать риски развития заболеваний или выбрать адекватные терапевтические стратегии.

Новые знания об африканских генетических вариантах важны не только для самих африканцев, но и для всего остального человечества, так как позволяют лучше понять генетические механизмы формирования сложных признаков и более точно выявлять генетические локусы, важные с точки зрения медицины. Высокое генетическое разнообразие в африканских популяциях на фоне достаточно случайного распределения частот вариантов разных генных локусов предоставляет нам большое разнообразие возможных «генных» причин развития патологических процессов и тем самым позволяет найти нужные мишени для персонализированной медицины.

Фото: https://www.hippopx.com, https://www.flickr.com

Понравилось? Поделись с друзьями!

Подпишись на еженедельную e-mail рассылку!