В процессе исхода из Африки «современные» люди распространялись на обширные пространства и осваивали самые разные природные условия, в частности тропики и дождевые леса Юго-Восточной и Южной Азии. Сегодня эти места крайне неприветливы к посторонним. Когда я ехал туда работать, мне необходимо было сделать целую серию прививок: от брюшного тифа, холеры, японского энцефалита и, конечно, малярии. Без этой поддержки единственной опорой моего организма оставалась бы иммунная система. Ответ иммунной системы на паразитарные, бактериальные и вирусные атаки имеет первостепенное значение для нашего выживания как вида, и гены, защищающие нас, формировались в ходе эволюции на протяжении многих тысяч лет. Могла ли интрогрессия благоприятных аллелей от наших древних родичей также помогать нам в построении иммунной системы? Ведь если мы не ошибаемся насчет того, что когда-то популяция денисовцев обитала восточнее линии Уоллеса, то, значит, можно ожидать, что у них было время выстроить иммунную реакцию на распространенные в этих краях болезни.

Выяснилось, что ответ на этот вопрос – решительное «да». Гены, связанные с иммунитетом, судя по всему, относятся к числу наиболее позитивных из тех, что «современные» люди получили от наших древних родственников. Их, этих генов, совсем не мало: около 400 генетических вариантов, унаследованных от денисовцев, сопряжены с иммунитетом или рационом питания. Что же они делают? Мы находимся лишь на первых подступах к разгадке, но кое-какие интересные данные уже публикуются.

Один из вариантов, встречающихся у современных папуасов чаще всего, имеет код TNFAIP3; этот ген кодирует белок иммунного контроля A20. Природный полиморфизм (генетические вариации) этого гена связан со сверхактивной иммунной реакцией в аутоиммунных состояниях, таких как артрит, рассеянный склероз, воспалительные заболевания кишечника и псориаз. Исследователи уже установили, что некоторые варианты этого гена усиливают воспалительную реакцию; подобный механизм может работать в тех вариантах TNFAIP3, которые связаны с аутоиммунными заболеваниями. В одном из этих случаев вариант TNFAIP3 является одним из денисовских интрогрессированных генов. Специфически денисовский вариант гена (промаркированный как I207L) участвует в изменении одной-единственной аминокислоты в белке A20 (изолейцин заменяется лейцином), и этого оказывается достаточно для того, чтобы вызвать у носителей гена воспалительную реакцию, очень сильную по сравнению с теми, у кого этого гена нет. Чтобы установить силу аутоиммунного ответа конкретного гена, исследователи внедряют данный вариант в геном мыши, которую инфицируют одним из штаммов вируса Коксаки – высокозаразного болезнетворного патогена, поражающего руки, ноги и ротовую полость у детей до 5 лет (дети ложатся спать с нормальным самочувствием, а утром просыпаются с высокой температурой, покрытые ярко-красной сыпью). У мышей с генным вариантом I207L наблюдается значительно более сильная иммунная реакция и резистентность к вирусу, нежели у тех, которые его не имеют.

Распространенность этого варианта в современном мире не может не вызывать удивления: у людей, живущих восточнее линии Уоллеса, он встречается очень часто, а к западу от нее практически отсутствует. Возможно, TNFAIP3 закрепился у Homo sapiens в ходе положительного отбора после интрогрессии от денисовцев, поскольку усиливал их защиту от незнакомых тропических микробов. При тестировании иммуноцитов людей с вариантом I207L были отмечены повышенные иммунные реакции, которые могут служить для противодействия таким болезнетворным агентам, как микробы. В островной Юго-Восточной Азии и Океании носителями этого варианта являются от 25 до 75% жителей. Больше он не встречается нигде. Следует отметить, что вариант I207L был обнаружен и у денисовской девочки с Алтая, «Денисова 3»; это позволяет предположить, что он появился до разделения популяции денисовцев в Восточной Азии, но после их отделения от неандертальцев, поскольку в геномах неандертальцев из Денисовой пещеры его нет.

Недавние исследования ДНК жителей Ближней Океании [подразумеваются остров Новая Гвинея, Соломоновы острова и архипелаг Бисмарка – все то, что не Далекая Океания. – Прим. Батрах.] выявили несколько важных структурных делеций (потерь) в генах, имеющих решающее значение для обнаружения вирусов и регулирования способности организма вызывать противовирусные иммунные реакции. Все больше людей считает, что эти генетические различия окажутся весьма полезными для современной медицины. С одной стороны, знание о них позволит нам лучше понять, как разные группы людей развили в себе способность бороться с болезнями, а с другой – поможет нам в будущем оказывать адресную медицинскую помощь людям разного происхождения.

Учет интрогрессии денисовской ДНК также приближает нас к пониманию того, каким образом жители Тибета приспособились к жизни в высокогорье, где содержание кислорода в воздухе на 40% меньше, чем на уровне моря. Некоторые из адаптационных способностей выявляются даже у новорожденных детей, имеющих в среднем меньший вес, чем младенцы из низко расположенных мест. С каждой тысячей метров увеличения высоты вес младенца уменьшается в среднем на 100 г. У них также ниже уровень гемоглобина в крови*, а уровень насыщения артериальной крови кислородом выше, чем у детей этнических китайцев (хань), живущих на такой же высоте. Считается, что это ответ на гипоксию – состояние, когда организм не получает достаточного количества кислорода для нормального функционирования. Отсюда может следовать вывод о том, что у тибетцев, вероятно, осуществлялся отбор генов, позволяющих им лучше переносить условия высокогорья.

* Низкий уровень гемоглобина в крови кажется странным явлением, поскольку, когда люди, непривычные к жизни на большой высоте, поднимаются в горы, их акклиматизация сводится в основном к постепенному наращиванию уровня гемоглобина. Что касается тибетцев, то их низкий показатель, вероятно, связан с тем, что повышение уровня гемоглобина сопровождается риском для жизни в связи с увеличением вязкости крови, угрожающей проблемами с сердцем, вплоть до его возможной остановки.

Такое свойство определяется геном EPAS1. Ген EPAS1 есть во всех человеческих популяциях, но у тибетцев присутствует его специфический вариант, определяющий выработку белка, который обеспечивает своему обладателю реакцию на гипоксию и возможность полноценно жить на большой высоте.

Для изучения генетических аспектов этой адаптации ученые секвенировали экзомы группы тибетских крестьян. Они сосредоточились на специфической секции гена EPAS1 и обнаружили, что ОНП в тибетской версии гена имеет конфигурацию, отличную от варианта, имеющегося у китайцев хань и датчан, которые, конечно, привыкли к гораздо менее разреженному воздуху. Но как же тибетцы обзавелись именно этим генным вариантом? Приобрели его в результате мутаций или получили от кого-то еще? Загадку усложняла очень сильная генетическая близость между хань и тибетцами. Несмотря на эту близость, разница между этими народами в конфигурации EPAS1 составила 78%, что, бесспорно, очень существенно для обитателей высокогорья. Несмотря на очевидно сильный отбор по этому гену, определить, каким образом он стал настолько доминантным в тибетских геномах, оказалось невозможно.

Пытаясь установить, не могла ли генная последовательность попасть к тибетцам из другой популяции, ученые проанализировали данные проекта «1000 геномов», но из всего их массива тибетский вариант гена EPAS1 обнаружился лишь у двух китайцев. Странно, поскольку, повторюсь, китайцы хань генетически очень близки к тибетцам. Тогда они сравнили свои материалы с недавно составленным неандертальским геномом высокого покрытия. И там ничего. Оставалось свериться с еще одним геномом Homo – денисовским. И вдруг в геноме девочки «Денисова 3» обнаружился идентичный набор гаплотипов. ДНК пришла к тибетцам от денисовцев! И сразу же все встало на свои места.

Как и в случаях с другими «современными» людьми, в некоторых областях Восточной Азии интербридинг с денисовцами привнес ДНК, содержащую секцию, в состав которой входил ген EPAS1. Изучение генома тяньюаньского мужчины показало, что это, по-видимому, случилось относительно незадолго до его рождения (было установлено, что он жил 40 000 лет назад)*. В геномах китайцев хань и тибетцев присутствует поразительно схожая доля денисовской ДНК (0,4%), из чего напрашивается вывод, что интрогрессия от денисовцев пришлась на единую популяцию их предков, а не случилась позднее, затронув одних только тибетцев. Когда же потомки той группы «современных» людей начали осваивать Тибетское нагорье, вариант EPAS1 стал распространяться, так как был очень выгоден. Это еще один замечательный пример так называемой адаптивной интрогрессии, при которой популяция заметно выигрывает от интрогрессированной ДНК, несущей благоприятные свойства.

* Человек из пещеры Тяньюань неподалеку от Пекина принадлежал к популяции, родственной большинству современных азиатов и коренным американцам, отмечает Том Хайэм. И пишет: «Сильно фрагментированная денисовская ДНК тяньюаньского человека, вероятно, восходит к интрогрессии, произошедшей задолго до его жизни, но установить, насколько давно она случилась, имеющиеся данные не позволяют… Эта денисовская ДНК пришла не из той исходной популяции, к которой восходят папуасы и австралийские аборигены [речь опять же об их «денисовской» ДНК, а не о том, что они потомки денисовцев. – Прим. Батрах.], – она гораздо лучше соотносится с алтайской популяцией. Это замечательно подкрепляет выводы, сделанные из анализа геномов ныне живущих людей, согласно которым в Восточной Евразии и Юго-Восточной Азии действительно обретались различные популяции денисовцев, которые оставили в геномах современных людей неодинаковый вклад и сделали это не единожды».

Стоит отметить, что такая же закономерность выявлена и у животных, обитающих в этих местах: они тоже имеют EPAS1. Тибетский мастиф, например, обязан своей способностью выживать на больших высотах интрогрессии от серых волков, которые уже обитали там ранее. Тибетский рогатый скот получил ген, помогающий преодолевать гипоксию, благодаря интербридингу с местными яками, от которых ими было унаследовано свыше 1,2% генома. По-видимому, в гонке за адаптационными преимуществами, получаемыми через генетическое смешение, приняли участие все местные животные. И люди не стали исключением.

Узнав об обнаружении EPAS1 у тибетцев, я сразу вспомнил о челюсти денисовца из пещеры Байшия в Сяхэ. Нельзя не задуматься о том, могли ли денисовцы, жившие на Тибетском нагорье, скрещиваться с Homo sapiens и о том, что, возможно, именно здесь изначально появился этот выгодный генетический вариант. Известно, что «современные» люди поселились в Тибете не позднее чем 40 000 лет назад. Об этом говорят новые свидетельства, полученные при раскопках археологического памятника Нвия Деву, расположенного на высоте 4600 м над уровнем моря в глубине Тибетского нагорья. Люди уже обитали там с того времени, а может быть, и раньше. И возможно, именно на Тибетском нагорье, наравне с мастифами и крупным рогатым скотом, этот полезный вариант гена усвоила популяция человека.

Знание о денисовской интрогрессии также способно помочь нам объяснить особенности адаптации и образа жизни гренландских инуитов. Чтобы изучить гены, связанные с приспосабливанием к жизни в экстремальных условиях Арктики, исследователи анализировали геномы гренландцев и старались выявить гены, имеющие высокий уровень положительного отбора в этой популяции. Один из самых выразительных сигналов положительного отбора в геноме инуитов включал в себя два гена – WARS2 и TBX15. Они связаны с жировой тканью и ее распределением в организме, в частности с так называемым бурым жиром. Эта ткань, повсеместно присущая новорожденным младенцам, обеспечивает выработку тепла. TBX15 влияет на реакцию организма на холодные климатические условия, и то, что этот ген закрепился путем положительного отбора в таком регионе, как Гренландия, не вызывает удивления. В отличие от других популяций, у инуитов эти генетические варианты встречаются почти в 100% случаев. (Что интересно, эти гены обладают высокой «плейотропностью», то есть одновременно соотносятся с несколькими типами признаков: формой уха, телосложением, пигментацией волос, морфологией лица и распределением жировой ткани.) Последовательность оснований ДНК у гренландских инуитов очень близка к строению генома девочки «Денисова 3», а это настойчиво подталкивает нас к выводу, что корни происхождения инуитов и интрогрессированная ДНК таятся в древней популяции, к которой принадлежала девочка.

Тщательное изучение геномов современных людей уже принесло нам немало новых знаний. Мы увидели, что интербридинг порождает генетические варианты, которые оказываются благоприятными для обитателей местностей с особыми условиями и потому очень часто встречаются в их популяциях. Мы также обнаружили, что другие генетические варианты, полученные от неандертальцев, повышают у некоторых людей восприимчивость к таким заболеваниям, как диабет II типа и волчанка. Вполне очевидно, что наше наследие от генетических интрогрессий содержит в себе и положительные, и отрицательные качества. И, конечно, замечательно, что это генетическое детективное расследование все же началось. Уже в ближайшие несколько лет можно ожидать новых открытий в области здоровья наших современников и того, как наши гены, унаследованные и привнесенные «со стороны», делают нас теми, кто мы есть теперь.

---

Автор: Том Хайэм. Книга: «Мир до нас: новый взгляд на происхождение человека».
Перевод: Андрей Гришин. Издательство: «Альпина нон-фикшн».

Вас также могут заинтересовать статьи:
Новый метод поиска сенсаций в мешке костей из Денисовой пещеры
Когда ДНК от одного родителя в геноме больше, чем от другого
Страсти по первому неандертальскому геному