Жизнь, наполненная глубиной

Эволюционная генетика приоткрывает секреты адаптации к недостатку кислорода

Понимаете ли вы, что человек продолжает эволюционировать, и наша повседневная деятельность напрямую связана с тем набором информации, который будет передан следующим поколениям? В этой статье я постараюсь объяснить доступным языком некоторые адаптационные процессы, которые происходят в организме при регулярной встрече организма с недостатком кислорода. 

Показать эволюционные изменения в генах с точки зрения классического научного эксперимента – довольно непростая задача. Те, кто имеет некоторое понятие о научных исследованиях, знают, что для доказательства закономерности исследование должно соответствовать целому ряду критериев. Один из этих критериев – наличие контрольной группы. На популяционных выборках соблюсти эти критерии сложно. 

1414065638_577167_1414066536_album_normal

На помощь ученым в этих вопросах пришло сразу несколько народностей, которые в процессе эволюции разделились и стали проживать на разных территориях. Например, народ баджао – рыбаки, ведущие кочевой образ жизни в районе Индонезии, Малайзии и на Филиппинах. Практически всю свою жизнь, в отличие от своих соседей, этот народ проводит на воде. Сейчас правительство Индонезии переселяет их с воды на сушу, но до этого они жили исключительно на воде.

Баджао зарабатывают себе на жизнь ловлей рыбы, собиранием морских огурцов и кораллов. Из 8 часов рабочего дня под водой они проводят примерно 60% времени. Такое длительное пребывание под водой повлекло за собой адаптацию не только на функциональном, но и на генном уровне. При сравнении ДНК народов баджао (жители моря) и салуан (жителей суши) было выявлено различие в 25 генах, которые претерпели изменения под действием естественного отбора. 

Фридайверам известен так называемый нырятельный ответ млекопитающих, одним из адаптационных процессов которого является сокращение селезенки. Исследователями было показано, что селезенка у баджао на 50% больше, чем у салуан, что связывают с мутацией в гене PDE10A. Похожие адаптационные перестройки были выявлены и у японских ныряльщиц Ама. 

CC18F87E-5C8A-4FA1-B634-817DD46B3FAF_2

Приведенные выше примеры – элементы «водной адаптации» к пониженному содержанию кислорода в организме. А вот у жителей высокогорья эволюция пошла по другому пути и больше сконцентрировалась на эффективности использования кислорода и его доставке к работающим мышцам. За это ответственны целых два белка: EPAS1 и ELGN1. Эти белки влияют на гены, которые отвечают за эффективное использование кислорода и помогают в борьбе с гипоксией. При сравнении тибетцев и их соседей, народности хань (китайцев), помимо этих кодирующих белков ученые обнаружили целых семь генов, которые помогают адаптироваться к условиям горной местности: ADH7, FGF10, HLA-DQB1, MTHFRRAP1ANEK7FGF10 и HCAR2.

В этой статье я привела лишь некоторые различия в ДНК при сравнении разных этнических групп. Для тех, кому интересно ознакомиться с полными результатами исследований, внизу приведены ссылки на оригинальные исследования. Но и это не последнее слово в исследованиях, посвященных эволюционным изменениям. Появляются новые методы, а дорогостоящие становятся более доступными, поэтому не исключено, что с каждым новым исследованием нам придется пересматривать эволюционную историю человечества.

 

Список литературы 

1. Signatures of high-altitude adaptation in Tibetans

Jian Yang, Zi-Bing Jin, Jie Chen, Xiu-Feng Huang, Xiao-Man Li, Yuan-Bo Liang, Jian-Yang Mao, Xin Chen, Zhili Zheng, Andrew Bakshi, Dong-Dong Zheng, Mei-Qin Zheng, Naomi R. Wray, Peter M. Visscher, Fan Lu, Jia Qu Proceedings of the National Academy of Sciences Apr 2017, 201617042;

2. Physiological and Genetic Adaptations to Diving in Sea Nomads

Ilardo, Melissa A. et al. Cell , Volume 173 , Issue 3 , 569 - 580.e15

3. Baranova T.I. Berlov D.N. Glotov O.S. Korf E.A. Minigalin A.D. Mitrofanova A.V. Ahmetov I.I. Glotov A.S.Genetic determination of the vascular reactions in humans in response to the diving reflex. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2017; 312: H622-H631

4. Beall C.M.Andean, Tibetan, and Ethiopian patterns of adaptation to high-altitude hypoxia. Integr. Comp. Biol. 2006; 46: 18-24

5. Beall C.M. Cavalleri G.L. Deng L. Elston R.C. Gao Y. Knight J. Li C. Li J.C. Liang Y. McCormack M. et al.Natural selection on EPAS1 (HIF2alpha) associated with low hemoglobin concentration in Tibetan highlanders. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2010; 107: 11459-11464

5. Zapol W.M.Splenic contraction during breath-hold diving in the Korean ama. J. Appl. Physiol. 1990; 69: 932-936

 

В статье использованы фото с сайта https://elpais.com/elpais/2014/10/23/album/1414065638_577167.html#foto_gal_1

Похожие статьи: