: 22.01.2024

Палеогенетика – об эволюции европейцев при переходе к неолиту

В жизни человечества около 10–11 тыс. лет назад произошли радикальные изменения, обусловленные возникновением сельского хозяйства и животноводства. Первые древние «фермеры» появились на Ближнем Востоке. Оттуда они постепенно мигрировали севернее и западнее – в Европу и Западную Азию, где смешивались с местными жителями – западноевропейскими, восточноевропейскими и скандинавскими охотниками-собирателями. Около 5 тыс. лет назад туда же пришли кочевники-скотоводы из Понтийской степи, простирающейся от северного побережья Черного моря на восток до Каспийского моря.

Как работал естественный отбор при переходе от образа жизни охотников-собирателей к земледельческому и скотоводческому? Этот вопрос – один из главных, на которые ищут ответ ученые, занимающиеся эволюционной генетикой человека и пытающиеся понять, как формировались геномы современного человечества. Лучший проводник в этих поисках – древняя ДНК, изучение которой позволяет напрямую проследить изменения во времени частот различных вариантов генов (аллелей), связанных с определенными признаками.

Сейчас в результате огромной работы в руках ученых оказались данные анализа геномов 5 тыс. древних людей, живших на территории современной Евразии в период от мезолита и неолита до бронзового и железного веков и средневековья. Для сравнения использовали геномы 400 тыс. современных людей, зарегистрированных в Британском биобанке, и генетические данные из датского консорциума iPYSCH.

Судя по полученным результатам, переход Европы к эпохе неолита везде происходил по-своему. И если на западе земледельцы с Ближнего Востока, активно заселяя территории, смешивались с аборигенным населением, то на востоке все было иначе.

Так, ученые выявили «великую геномную границу», простиравшуюся от Черного моря до Балтийского, по восточную сторону которой «фермеров» не было – внедрение земледелия и животноводства затормозилось здесь примерно на 3 тыс. лет. Возможно, причиной этому послужила выраженная континентальность климата, не способствующая сельскому хозяйству. С другой стороны, здесь существовали достаточно высокоразвитые общества охотников-собирателей, для которых были характерны постоянные поселения со сложной структурой и иногда укрепленные, большие кладбища, а также налаженный обмен товарами с другими территориями, в том числе удаленными.

Животноводство пришло сюда только около 4,8–5 тыс. лет назад, вместе со степняками-кочевниками, как и колесные повозки, запряженные волами, и верховая езда. В конечном итоге степь превратилась в мобильную «экономическую зону», что окончательно разрушило «геномную границу».

Результаты смешения местного и пришлого населения также оказались различны в разных регионах. Так, в Восточной, Западной и Южной Европе вклад местных жителей был высоким: к примеру, на Пиренейском полуострове и после прихода земледельцев «бывшие» охотники-собиратели составляли более половины популяции. Иная картина складывалась в Северной Европе, где численность аборигенных жителей упала до 15%, а в некоторых районах Скандинавии – практически до нуля.

Нужно сказать, что в Южной Скандинавии переход к эпохе неолита также задержался по сравнению с Центральной Европой: он произошел примерно на тысячу лет позже и был очень резким. Исследователи предполагают, что такая задержка могла быть связана с противодействием местного населения, отличавшегося высокой плотностью. Эти люди, обитавшие на побережье и живущие за счет даров моря, активно защищали свою территорию от вторжений.

А всего через еще тысячу лет на территорию современной Дании пришли другие мигранты, из восточных степняков, которые в конечном итоге практически полностью заместили предыдущих жителей. Так возникла популяция, генетически схожая с современными датчанами. На этот раз замена местного населения была, предположительно, связана с его достаточно плачевным состоянием – время было суровое, везде свирепствовала чума…

Древние миграции и естественный отбор, связанный с радикальным изменением образа жизни, оставили свой след в генетическом и фенотипическом разнообразии современных европейцев.

Так, при изучении распределения генетических вариантов древних людей, останки которых были найдены на территории Евразии от побережья Атлантического океана до о. Байкал и от Скандинавии до Ближнего Востока, выяснилось, что ни один из них не встречается равномерно в современных популяциях. К примеру, среди предков жителей Балтии, Беларуси, Польши и России много западноевропейских охотников-собирателей, а Монголии, Финляндии, Эстонии и Центральной Азии – восточноевропейских. Значительные различия в происхождении сохраняются даже в, казалось бы, однородных современных популяциях в Шотландии и Англии.

Ученые также выяснили, что некоторые признаки, например рост, были обусловлены не действием отбора, а предковыми характеристиками. Именно этим объясняются ставшие предметом дискуссий различия в росте между современными жителями Северной и Южной Европы – они соответствуют таковым у мигрантов, заселивших эти территории в древности.

Было обнаружено и множество доказательств, что в период перехода к земледелию, а затем и к скотоводству шел серьезный отбор по признакам, связанным с питанием, здоровьем и социальной организацией. Речь идет о способности переваривать молочный сахар (лактозу), о метаболизме жирных кислот, липидов и сахаров, о других изменениях, связанных с увеличением в рационе мясных продуктов, а также о различных обменных нарушениях и воспалительных заболеваниях кишечника.

Возросшая плотность населения, регулярный контакт с домашними животными (и их патогенами) закономерно повлекли за собой всплеск инфекционных заболеваний у людей. Результат – активный отбор вариантов генов иммунного ответа, обеспечивающего защиту от паразитов и возбудителей различных инфекций.

В наши дни, когда из-за изменений условий жизни контакты человека с чужеродными микроорганизмами стали более редкими, подобные генные варианты, связанные с чрезмерной активностью иммунитета, предрасполагают к развитию аутоиммунных заболеваний. Что и подтвердилось при изучении возможности отбора генетических вариантов, связанных с рассеянным склерозом и ревматоидным артритом.

В наши дни распространенность рассеянного склероза, при котором поражается центральная нервная система, варьирует в зависимости от географического положения и этнической принадлежности. Самое большое число заболевших этой аутоиммунной патологией зарегистрировано в Северной Европе – 143 случая на 100 тыс. человек.

Как выяснили ученые, генетические варианты, связанные с риском развития рассеянного склероза, «принесли» туда те самые кочевники из понтийско-каспийских степей. Эти варианты подвергались положительному отбору как среди самих кочевников, так и позже. А поскольку подобное заболевание само по себе не могло давать преимущество в приспособленности, вероятно, речь идет о «побочном продукте» другого отбора, направленного на защиту от опасных инфекций.

Ситуация с ревматоидным артритом оказалась принципиально иной. Что вполне ожидаемо: в далеком прошлом генетический риск этой патологии был выше, чем сейчас, ведь на фоне высокой нагрузки патогенами соответствующие генетические варианты увеличивали риск системного воспаления. И в этом смысле они были слишком опасны, чтобы поддерживаться отбором.

Резюмируя, нужно отметить, что 5 тыс. древних геномов – это огромное поле для исследований. Несомненно, работа по их изучению будет продолжена и даст еще много новой информации о недавних событиях в эволюции нашего вида.

Публикации по теме:

Палеогенетика: синтез естественнонаучного и гуманитарного знания

«Раскопки» в чистой зоне, или Палеогенетика в новосибирском Академгородке

Охотники за древними генами Генетическая летопись населения Западной Сибири в эпоху палеометалла

Сахарный диабет как эволюционная ловушка

: 22.01.2024