Генетика помогла объяснить выживание древних жителей Перуанских Анд
Новое исследование показало, что коренные жители Перу могут обладать рекордным среди изученных популяций числом копий гена, отвечающего за выработку слюнной амилазы. Этот фермент помогает расщеплять сложные крахмалы до простых сахаров и тем самым облегчает переваривание растительной пищи. Результаты работы проливают свет на то, как питание и природная среда повлияли на эволюцию населения высокогорных районов Южной Америки.
В рамках исследования ученые проанализировали генетические данные более чем 3700 человек, представляющих 85 популяций со всего мира. Наибольшее среднее количество копий генов слюнной амилазы обнаружили у жителей Перуанских Анд, а также у народа акымель-одхам, проживающего на юге Аризоны и севере Мексики. Однако для проверки возможных признаков естественного отбора исследователи сосредоточились именно на перуанской группе: число представителей акымель-одхам в собранной выборке оказалось недостаточным.
Как отмечает команда под руководством Омера Гёкчумена из Университета Буффало, особенно важную роль такая генетическая особенность могла сыграть после появления земледелия. Картофель, один из главных источников крахмала в Андах, был одомашнен в этом регионе около 10 тысяч лет назад. Рацион древних земледельцев все сильнее зависел от клубней и других богатых углеводами продуктов, поэтому способность эффективнее переваривать крахмал могла давать заметное преимущество.
Именно этот аспект рассматривает генетическое исследование выживания в Перуанских Андах. Ученые предполагают, что люди с дополнительными копиями соответствующих генов могли лучше приспосабливаться к местной пище, чаще иметь детей и успешнее передавать наследственные особенности следующим поколениям. Напротив, для носителей меньшего числа копий переход к крахмалистому рациону мог быть связан с дополнительными физиологическими трудностями.
Исследователь Гёкчумен подчеркивает, что речь могла идти не просто о небольшом преимуществе в пищеварении. В условиях древних высокогорных сообществ, где ресурсы были ограничены, а климат оставался суровым, различия в способности усваивать пищу могли влиять на здоровье, беременность и выживание потомства. Поэтому естественный отбор, вероятно, постепенно увеличивал долю вариантов генома, связанных с активной выработкой амилазы.
При этом точный механизм преимущества пока не установлен. Дополнительные копии гена могут воздействовать не только на расщепление крахмала во рту. Они потенциально связаны с работой кишечного микробиома, особенностями обмена веществ и функционированием иммунной системы. Иными словами, генетическая адаптация могла быть частью более сложной реакции организма на длительное питание продуктами земледелия.
Для археологов полученные данные особенно ценны потому, что они позволяют сопоставить материальные свидетельства с биологической историей населения. Остатки картофеля, орудия земледелия и следы поселений показывают, как менялась хозяйственная система Анд, а генетические данные помогают понять, какие изменения происходили внутри человеческого организма. Так исследование ДНК населения Перуанских Анд дополняет сведения, полученные благодаря археологии и антропологии.
Перуанские Анды представляют собой особенно интересный регион для подобных исследований. Здесь люди на протяжении тысячелетий приспосабливались к жизни на большой высоте, резким перепадам температуры, дефициту кислорода и ограниченному набору сельскохозяйственных культур. В этих условиях питание, наследственность и социальные практики были тесно связаны. Выращивание картофеля, кукурузы и других растений не только изменило экономику обществ, но и могло повлиять на направление их биологической эволюции.
Современная археогенетика Перуанских Анд постепенно помогает раскрывать эти процессы с гораздо большей точностью. Сравнение древних и современных геномов может показать, когда именно начали распространяться дополнительные копии генов амилазы и совпало ли это с активным развитием земледелия. В дальнейшем ученые смогут проверить, одинаково ли такая адаптация проявлялась у жителей разных долин, плато и климатических зон.
В более широком смысле генетика древних народов Перуанских Анд позволяет по-новому взглянуть на историю региона. Она показывает, что успех древних обществ зависел не только от изобретения новых технологий или создания сложных политических систем. Не менее важными могли быть незаметные изменения в физиологии, помогавшие людям извлекать больше пользы из привычной пищи и сохранять здоровье в сложной окружающей среде.
Таким образом, история и генетика народов Анд оказываются неразрывно связанными. Новые результаты не дают окончательного ответа на вопрос о том, как именно формировалась устойчивость древних перуанцев, но указывают на важное направление будущих исследований. Анализ пищевых привычек, микробиома и наследственных особенностей способен показать, каким образом переход к земледелию изменил человека не только культурно, но и биологически.
