Ученые изучили геномы народов Южной Азии
Южная Азия, где молочные продукты, такие как йогурт, панир и топленое масло, являются основными в рационе, помогла решить давнюю загадку о том, как люди вообще приобрели способность переваривать молоко.
У младенцев во всем мире вырабатывается фермент лактаза, который расщепляет сахар, или лактозу, в грудном молоке, но большинство людей с возрастом теряют эту способность и испытывают проблемы с пищеварением при употреблении молока. Однако у некоторых людей этот фермент вырабатывается и во взрослом возрасте — это явление называется лактазной устойчивостью, и оно позволяет им употреблять молоко и другие молочные продукты.
Ученые долгое время считали, что гены, отвечающие за это, распространились в некоторых популяциях, потому что употребление молока давало им эволюционное преимущество. Однако археологические и генетические данные свидетельствуют о том, что люди употребляли молочные продукты за тысячи лет до того, как гены, отвечающие за устойчивость к лактазе, получили широкое распространение.
Возможно, это произошло после ферментации молока для расщепления лактозы. Некоторые исследователи предположили, что гены, отвечающие за устойчивость к лактазе, могли просто сопровождать другой ген, дающий преимущество, например отвечающий за иммунный ответ на местные заболевания.
Исследование современных и древних геномов человека из Индии, Пакистана и Бангладеш показало, что один из вариантов гена, который помогает поддерживать выработку лактазы во взрослом возрасте, давал значительное преимущество — но только скотоводам, чья жизнь была связана с употреблением молочных продуктов.
Исследование опубликовали в виде препринта на bioRxiv. Авторы исследования углубились в изучение отдельных, сфокусированных групп, что понять механизм происходящих процессов.
Вариация ДНК, обеспечивающая устойчивость к лактазе, находится рядом с геном фермента и присутствует примерно у 80-90% населения Северной Европы и Великобритании. Она также встречается в Индии, которая является одним из крупнейших в мире производителей и потребителей молока и других молочных продуктов, но частота ее встречаемости варьируется от 65% на севере субконтинента до 30% на юге.
Градиент отражает путь гена по территории Индии. Ученым уже много лет известно, что вариант гена, который есть как у европейцев, так и у жителей Южной Азии, стал популярным среди скотоводов бронзового века — кочевых племен, которые разводили крупный рогатый скот, буйволов и коз, — примерно 5000 лет назад на территории современной западной России.
В то время в этом регионе было очень холодно. Его жители, не имевшие возможности выращивать пищу, полагались на мясо и молочные продукты, чтобы пережить долгие зимы. Эти степные скотоводы расселились по Европе и Индии, принеся с собой свои гены.
Надеясь лучше понять, как этот вариант распространился в Южной Азии, команда под руководством популяционного генетика Калифорнийского университета в Беркли Прии Мурджани (Priya Moorjani) изучила более 8000 геномов из Индии, Пакистана и Бангладеш, включая 129 древних геномов людей, которые жили между 3300 и 375 годами назад в Пакистанской долине Сват.
Изучив частоту встречаемости гена персистенции лактазы, исследователи рассчитали силу избирательного давления — если таковое вообще имеется — на способность переваривать молоко.
Результаты показывают, что в целом сохранение лактазы в Южной Азии обусловлено происхождением, а не естественным отбором. Этот признак просто распространялся по мере того, как прибывали мигранты и делились своими генами, а не потому, что употребление молока давало эволюционное преимущество. Это резко контрастирует с европейскими популяциями, где, согласно данным ДНК, гены, отвечающие за сохранение лактазы, подвергались сильному естественному отбору.
Однако две народности — тода в Южной Индии и гуджары в Пакистане — нарушили эту тенденцию. В этих группах ген стал настолько распространенным, что это можно объяснить только экстремальным давлением отбора. Другими словами, употребление молочных продуктов принесло им огромную пользу.
На самом деле, как отмечает команда исследователей в своей статье, интенсивность отбора в этих популяциях «одна из самых сильных за всю историю эволюции человека». Важно отметить, что обе народности исторически вели кочевой образ жизни, как и скотоводы бронзового века. Даже сегодня их экономика основана на разведении буйволов и крупного рогатого скота.
Ученые придумали универсальный инструмент для редактирования ДНК для того, чтобы бороться с заболеваниями.