Земледелие быстро изменило геном человека — ученые

Люди в Європі за останні 12 тис. років різко підвищили свою здатність перетравлювати вуглеводи, збільшивши кількість генів ферментів, які розщеплюють крохмаль, у середньому з восьми до більш ніж 11.

Швидкість еволюції, яка призвела до відповідних змін у генах, виявилася у 10 тис. разів вищою, ніж швидкість зміни однієї пари основ ДНК в геномі людини. Про це свідчать результати досліджень учених з Університету Каліфорнії (США), повідомляє видання EurekAlert.

Збільшення кількості генів, які кодують ці ферменти, співпадає з поширенням землеробства у Європі з Близького Сходу, а разом з ним і все більш крохмалистого раціону людини, багатого на високовуглеводні продукти, такі як пшениця та інші зернові.

Наявність більшої кількості копій генів зазвичай означає вищий рівень білка, який вони кодують — у цьому випадку ферменту амілази, який виробляється у слині та підшлунковій залозі для розщеплення крохмалю на цукор, що забезпечує організм енергією, — зазначається у статті.

Дослідники також знайшли докази збільшення генів амілази в інших землеробських популяціях по всьому світу, і що область хромосом, де розташовані ці гени амілази, виглядає схожою в усіх цих популяціях, незалежно від того, яку специфічну крохмалисту рослину одомашнила ця культура.

Отримані дані демонструють, що оскільки землеробство виникло незалежно в усьому світі, воно, схоже, швидко змінило геном людини майже ідентичними способами в різних популяціях, щоб мати справу зі збільшенням вуглеводів у раціоні, — наголошується у статті.

Геноми шимпанзе, бонобо і неандертальців мають єдину копію гена на хромосомі 1, який кодує амілазу слини, що називається AMY1. Те ж саме стосується двох генів амілази підшлункової залози, AMY2A і AMY2B. Ці три гени розташовані близько один до одного в області геному приматів, відомій як локус амілази.

Однак геноми людей містять дуже різну кількість генів амілази. Раніше учені не могли повністю секвенувати цей локус — традиційні методи секвенування не дозволяли відрізнити копії генів одна від одної.

Нові технології дослідження показали, що кожна копія геному людини містить:

• від однієї до 11 копій AMY1;
• від нуля до трьох копій AMY2A;
• від однієї до чотирьох копій AMY2B.

Кількість копій корелює з експресією генів та рівнем білка, а отже, зі здатністю перетравлювати крохмаль, — зазначають учені.

Також дослідження виявило, що:

• близько 12 тис. років тому люди в Європі мали в середньому близько чотирьох копій гена амілази слини — зараз ця кількість збільшилася до семи;
• сукупна кількість копій двох генів амілази підшлункової залози також збільшилася за цей час в середньому на половину гена;
• первинна подія дублювання відбулася задовго до підйому землеробства — 280 тис. років тому, додавши до геному людини дві копії AMY1;
• такі зміни в геномі могли зробити людей більш вразливими до карієсу — наявність більшої кількості копій AMY1 сприяє кращому перетворенню слиною крохмалю пережованої їжі на цукор, який живить бактерії, що роз’їдають зуби.

Якщо ви візьмете шматочок сухих макаронів і покладете їх до рота, з часом вони стануть трохи солодкими, — зазначають учені. — Це фермент амілаза у вашій слині розщеплює крохмаль до цукру. Це відбувається у всіх людей, а також у інших приматів.

Джерело: EurekAlert