Когда современные люди впервые мигрировали из Африки на тропические острова юго-западной части Тихого океана, они столкнулись с незнакомыми людьми и новыми патогенами.
Но их иммунная система, возможно, переняла некоторые навыки выживания, когда они спаривались с местными жителями, передававших им варианты генов иммунитета, которые могли защитить потомство новых людей от местных заболеваний. Согласно новому исследованию, некоторые из этих вариантов сохранились в геномах людей, живущих сегодня в Папуа-Новой Гвинее.
Исследователи уже десять лет знают, что жители Папуа-Новой Гвинеи и других частей Меланезии, субрегиона юго-западной части Тихого океана, унаследовали до 5% своей ДНК от денисовцев - древних людей, близкородственных неандертальцам, которые пришли в Азию около 200 000 лет назад. Ученые предполагают, что эти варианты приносили пользу людям в прошлом и, возможно, помогали им лучше противостоять местным заболеваниям, но они задаются вопросом, как эта ДНК может влиять на внешний вид, поведение и самочувствие людей сегодня. Однако определить функции неандертальской и денисовской ДНК у меланезийцев было сложно, поскольку ученые проанализировали очень мало генетических данных современных людей из Папуа-Новой Гвинеи и других регионов Меланезии.
В новом исследовании эта проблема решена благодаря использованию генетических данных 56 человек из Папуа-Новой Гвинеи, которые недавно были проанализированы для другой работы, являющейся частью проекта "Разнообразие генома Индонезии". Исследователи, в основном из Австралии и Новой Гвинеи, сравнили эти геномы с геномами денисовцев из Денисовой пещеры в Сибири, а также неандертальцев. Они обнаружили, что папуасы унаследовали от денисовцев необычно высокую частоту 82 000 генетических вариантов, известных как однонуклеотидные полиморфизмы, которые возникают из-за различий в одном основании или букве генетического кода.
Затем авторы искали эти варианты в базе данных, которая связывает гены с различными функциями в различных тканях человека. Они нашли варианты генов, относящиеся к иммунитету, которые, например, могут способствовать или усиливать производство белков близлежащим геном, или, наоборот, выключать или приглушать его функцию. Эти изменения могут помочь оптимизировать иммунную систему для конкретных патогенов в окружающей среде; слишком сильный иммунный ответ может быть таким же смертельным, как и сама инфекция.
У папуасов ученые обнаружили множество денисовских вариантов, расположенных рядом с генами, которые, как известно, влияют на иммунный ответ человека на вирусы и другие патогены, такие как грипп и чикунгунья. Затем они проверили функцию восьми вариантов денисовских генов, связанных с экспрессией белков, производимых двумя генами, в частности OAS2 и OAS3, "лимфобластоидными" клеточными линиями В-клеток, которые производят антитела, критически важные для иммунного ответа организма. Эти линии клеток были получены от папуасов соавтором исследования Кристофером Кинипи, папуасским врачом и директором службы здравоохранения в Университете Папуа-Новой Гвинеи.
Два из денисовских генетических вариантов, обнаруженных в этих папуасских клеточных линиях, снижали транскрипцию или производство белков, которые регулируют цитокины, часть защиты иммунной системы от инфекций, уменьшая воспаление. Эта сдержанная воспалительная реакция могла помочь папуасам противостоять новым инфекциям, с которыми они могли столкнуться в этом регионе. "Одна из сильных сторон исследования заключается в том, что они протестировали денисовские варианты в папуасских клеточных линиях, которые, по сути, являются клеточной средой, в которой они эволюционировали", - поясняет функциональный генетик Франческа Лука из Университета штата Уэйн, которая не принимала участия в исследовании.
В совокупности эти эксперименты позволяют предположить, что варианты генов денисовцев "возможно, тонко настраивают иммунный ответ", чтобы оптимизировать его под окружающую среду, отмечает эволюционный генетик человека Ирен Гальего Ромеро из Университета Мельбурна, ведущий автор нового исследования, опубликованного в журнале PLOS Genetics. "В тропиках, где люди подвержены большому количеству инфекционных заболеваний, вы, возможно, захотите немного снизить иммунный ответ и не перегибать палку".
Эти выводы перекликаются с более ранними работами о роли неандертальских вариантов у ныне живущих европейцев. Исследования ДНК неандертальцев и денисовцев в различных популяциях показывают, как спаривание с древнейшими людьми, давно адаптировавшимися к своим регионам, обеспечило быстрый способ для приходящих людей получить полезные гены, утверждает специалист по вычислительной биологии Джанет Келсо из Института эволюционной антропологии Макса Планка. Исследование показывает, что подобный обмен генами был "важным механизмом быстрой адаптации людей [к новым вызовам], в частности, к патогенам", - отмечает генетик человека Луис Баррейро из Чикагского университета. Однако в будущем он хотел бы проверить, действительно ли денисовские варианты генов дают папуасам больше шансов уберечься от конкретных болезней или выжить.
В целом, это исследование показывает, что "спаривания, произошедшие десятки тысяч лет назад, все еще влияют на биологию современных людей", - говорит популяционный генетик Джошуа Эйки из Принстонского университета.
