ИСТОРИЯ МЕДИЦИНЫ

Ученые выяснили, почему люди не унаследовали мощную мускулатуру неандертальцев

Почти все гены неандертальцев и денисовцев, в том числе и те участки ДНК, которые отвечали за их мощные мышцы, исчезли из генома человека из-за "несовместимости" с общей траекторией эволюции человека. К такому выводу пришли американские ученые, статью которых опубликовал научный журнал Nature Ecology & Evolution.

"Несмотря на то, что кроманьонцы и архаичные люди скрещивались друг с другом достаточно часто, из самых значимых регионов генома человека исчезли типично неандертальские и денисовские вариации генов. Мы показали, что этот процесс затронул в основном те регуляторные элементы ДНК, которые возникли уже после разделения предков всех трех видов Homo. Это говорит о том, что их эволюция проходила очень разными путями", – пишут исследователи.

Долгое время считалось, что современных людей, денисовцев и неандертальцев ничего не объединяет. В 2009 и 2010 годах ученые восстановили геном последних Homo neanderthalensis и Homo altaiensis и обнаружили, что в ДНК большинства современных людей, исключая жителей Африки, есть примерно от 2 до 3% неандертальских генов и примерно от 2 до 4% денисовской ДНК.

Кроме того, недавние открытия показали, что подобные контакты происходили не один, а несколько раз: в частности, в Денисовой пещере нашли останки "гибрида" между неандертальцами и денисовцами. Поэтому ученые задумались, почему в геноме современных людей сохранилось относительно мало следов неандертальцев и денисовцев. При этом в генах, которые влияют на внешний вид человека и его анатомию, они почти не встречаются.

Эволюционисты и генетики под руководством доцента Университета штата Вашингтон (США) Келли Харрис объяснили эту "пропажу". При этом ученые исследовали не сами гены, которые достались нам от древних гоминид, а так называемые энхансеры.

Так генетики называют короткие участки ДНК, расположенные перед определенными генами, к которым могут присоединяться специализированные белки, "разворачивающие" упакованный генетический материал и привлекающие внимание ферментов, которые считывают ДНК. Мутации в энхансерах могут отключать или резко снижать уровень активности целых цепочек генов, несмотря на то, что в их структуре не было каких-либо изменений.

Эволюционная несовместимость

Харрис и ее коллег заинтересовало то, как часто встречаются подобные участки ДНК, унаследованные от неандертальцев, и отличался ли характер накопления мутаций в них от того, как меняются аналогичные части генома, уникальные для человека или же общие для всех представителей рода Homo. Подобным образом ученые надеялись отделить мутации, которые возникают в геноме случайным путем, от последствий направленной эволюции. Она связана с тем, насколько та или иная вариация гена или энхансера полезна для выживания ее носителей.

Неожиданно оказалось, что новые вариации чаще всего замещали "молодые" энхансеры, которые возникли в геномах неандертальцев уже после того, как те отделились от общего древа эволюции человечества. Кроме того, такие "молодые" энхансеры реже всего встречались. Это было не характерно для чисто человеческих энхансеров, которые появивились уже у предков кроманьонцев, а также для самых древних регуляторов активности генов, которые есть в геномах всех представителей рода Homo.

Особенно сильно эти процессы затронули те энхансеры, которые или были связаны с ростом мускулов и другими физическими характеристиками человека, или же управляли работой очень большого числа генов. Как предполагают исследователи, подобный характер действия естественного отбора на остатки неандертальской ДНК в геноме человека связан с тем, что естественный отбор по-разному действовал на Homo sapiens и Homo neanderthalensis, в результате траектории их эволюции сильно разошлись.

В результате в их геномах накопился свой набор мелких мутаций, которые оптимальны для выживания в тех условиях, в которых жили их носители – "северные" Homo neanderthalensis и "южные" Homo sapiens. При скрещивании часть этих вариаций в энхансерах менялась, из-за чего нарушилась работа всех генов, чьей работой дирижируют эти сегменты ДНК, и их полезность для каждого индивида уменьшалась.

К примеру, вариации, связанные с мощными мускулами, которые были нужны для выживания неандертальцев в ледниковую эру, по всей видимости, негативно влияли на жизнь кроманьонцев, которые добывали пищу иначе и жили в других условиях. Что интересно, подобные процессы затронули почти все гены, кроме тех участков ДНК, которые были связаны с работой мозга.

Как показывают расчеты ученых, неандертальские версии этих генов исчезли из-за большого количества опасных мутаций в них. В пользу этого говорит и то, что многие из подобных вариаций энхансеров, которые иногда встречаются в ДНК современных людей, сейчас связывают с развитием шизофрении, аутизма и многих других нарушений в работе мозга. Их изучение поможет понять, что стало причиной вымирания "соседей" кроманьонцев, заключают исследователи.

По материалам сайта ТАСС