ДНК неуловимых родственников денисовцев оставила любопытный след на современных людях Новой Гвинеи

 

Человечество несет в своей ДНК следы других популяций, и новое исследование показывает, как один из этих предков повлиял на иммунную систему современных папуасов.

Встреча с загадочным и вымершим родственником человека — денисовцами — наложила отпечаток на иммунные черты современных папуасов, в частности, живущих на острове Новая Гвинея.

Это новое открытие мы описываем в исследовании, опубликованном сегодня в PLoS Genetics. Это также предполагает, что наше современное человеческое разнообразие не просто эволюционировало — некоторые его части мы получили от других, вымерших человеческих групп.

ДНК наших эволюционных кузенов

Люди — единственный живой вид рода Homo. Но еще 50 000 лет назад наши предки сосуществовали — а иногда и взаимодействовали — с множеством других групп Homo по всему миру. О большинстве из них мы знаем лишь по разрозненным археологическим находкам, которые дают дразнящие проблески наших эволюционных кузенов.

Но для двух групп есть кое-что еще: ДНК. Благодаря технологическим достижениям ученые извлекли ДНК из окаменелостей и секвенировали ее. В результате теперь у нас есть полные последовательности геномов самых известных архаичных гоминидов, неандертальцев, и гораздо более неуловимой группы, денисовцев.

Хотя многие окаменелости неандертальцев были обнаружены по всей Европе с тех пор, как они были впервые идентифицированы в 1860-х годах, количество известных окаменелостей денисовцев умещается на ладони — буквально!

Последовательность генома, которую мы имеем, взята из самой маленькой косточки мизинца. Он принадлежал 60 000-летним останкам девочки-подростка из пещеры в Сибири, крупнейшей из известных денисовских окаменелостей до недавнего времени.

Следы предков

Эти последовательности генома изменили наши представления о наших вымерших родственниках. Во-первых, они быстро продемонстрировали, что по мере того, как люди расширялись за пределы Африки, у нас был секс — и дети — с этими другими популяциями.

Следы их геномов сохраняются у людей, живущих сегодня, и передаются через сотни поколений.

В случае с неандертальцами эти следы сегодня есть у всех людей неафриканского происхождения. В случае денисовцев мы находим небольшие следы их генома у людей со всей Азии, особенно в Папуа-Новой Гвинее и в островных государствах Юго-Восточной Азии, где люди могут быть обязаны этим до 4–5% своего генома. предки.

Но идентификация этих фрагментов ДНК в наших геномах — это только начало.

ДНК имеет значение

Настоящая задача состоит в том, чтобы найти биологические последствия этой ДНК для людей, которые ее несут, а это, следует помнить, подавляющее большинство людей. Наш конкретный исследовательский вопрос заключался в том, чтобы точно определить молекулярные процессы, на которые может повлиять его присутствие.

Исследования ДНК неандертальцев показали, что унаследованные от них генетические варианты могут изменять уровни экспрессии, например, некоторых генов человека. Мы также знаем, что неандертальцы внесли свой вклад в нашу иммунную систему (включая различия в том, как люди реагируют на заражение COVID-19), а также в изменение цвета кожи и волос.

Но никогда не было ясно, оставила ли денисовская ДНК аналогичные тенденции у современных людей.

В 2019 году исследование выявило геномные координаты, в которых денисовская ДНК может быть обнаружена в геноме живущих сегодня папуасов, то есть коренных жителей острова Новая Гвинея.

Это побудило нас начать изучать эти области, чтобы понять клеточные и биологические процессы, на которые может влиять денисовская ДНК. Мы использовали гибридный подход к этому вопросу, сначала сделав вычислительные прогнозы, а затем проведя лабораторные эксперименты для проверки наших выводов.

Кроме того, мы воспользовались известной неандертальской ДНК этих людей, чтобы выделить какой-либо специфический вклад денисовцев. Это дало нам более целостное понимание того, как встречи с этими родственниками имели потенциальные биологические и эволюционные последствия для современных людей.

Уникальный вклад денисовца

Мы заметили, что у папуасов, денисовских и неандертальских генетических вариантов иногда встречаются в частях генома, ответственных за модуляцию уровней экспрессии близлежащих генов.

Однако постоянно предсказывается, что только денисовские варианты возникают и влияют на элементы, контролирующие уровни экспрессии генов, связанных с иммунной системой.

Таким образом, эти разные источники ДНК могут по-разному способствовать генетическому и фенотипическому разнообразию папуасов.

Чтобы подтвердить наши предсказания, мы разработали эксперимент, сравнивая пять денисовских последовательностей с их современным человеческим аналогом, и проверили их способность фактически влиять на уровни экспрессии генов внутри определенного типа иммунных клеток, известных как лимфоциты.

В двух из пяти случаев денисовские варианты действительно оказали существенно иное влияние на уровни экспрессии генов, чем их современные человеческие аналоги. И они воздействуют на гены, которые, как известно, играют важную роль в реакции на инфекционные микробы, включая вирусы.

Тот факт, что денисовцы, а не неандертальцы, похоже, внесли свой вклад в иммунную систему современных папуасов, также кое-что говорит нам об этих древних людях.

Хотя мало что известно о том, как широко в Азии жили денисовцы, их иммунная система изменилась, чтобы приспособиться к инфекционным заболеваниям окружающей среды.

Когда 60 000 лет назад сюда пришли люди, эти кусочки ДНК, вероятно, способствовали нашему успеху в заселении этой части мира.

Хотя наше исследование является первым, в котором проясняется вклад денисовской ДНК в генетическое разнообразие современного человека, все еще есть интересные вопросы, требующие решения. В частности, неясно, постоянно ли общий вклад денисовских и неандертальских генетических вариантов отличается друг от друга.

Также важно отметить, что мы тестировали генетические варианты в иммунных клетках в условиях покоя. Это означает, что одни и те же или другие генетические варианты могут по-разному влиять на окружающую среду — это будет важным вопросом для исследований в будущем.

Источник