Крупнейшее исследование древней ДНК показало ускорение эволюции человека за последние 10 тысяч лет

Человек менялся не только в глубокой древности, когда предки вышли из Африки и начали расселяться по планете. Крупнейшее на сегодня исследование древней ДНК показывает, что заметное ускорение эволюции произошло сравнительно недавно, уже после появления земледелия. За последние 10 тысяч лет естественный отбор в популяциях Западной Евразии, то есть Европы и Ближнего Востока, оставил след в сотнях генетических вариантов, связанных с иммунитетом, обменом веществ и внешностью.

Работа опирается на огромный массив древних геномов. Команда под руководством генетиков из Гарвардской медицинской школы собрала крупнейшую выборку ДНК древних людей из Западной Евразии. В анализ вошли 15 836 человек, причем более 10 тысяч геномов секвенировали специально для этого исследования. Здесь важна не только сама цифра. Чем больше древних образцов из разных эпох и регионов, тем проще отделить настоящий след естественного отбора от случайных генетических колебаний и от смены населения, которая тоже может резко менять генетическую картину целого региона.

Именно в этом долгое время и была главная проблема. Если какой-то вариант гена стал встречаться чаще, причина не обязательно в том, что он давал биологическое преимущество. Частота может вырасти просто случайно. Есть и другой источник путаницы: население Европы в древности не раз менялось очень резко. Один из самых известных примеров связан с приходом земледельцев с Ближнего Востока, которые во многом вытеснили местных охотников-собирателей.

Чтобы обойти эту ловушку, исследователи искали варианты генов, которые вели себя сходным образом в разных группах людей и в разные периоды времени: последовательно росли по частоте или, наоборот, снижались. После этого команда отсекала случаи, которые можно объяснить не отбором, а другими причинами. В итоге выделили 479 вариантов с сильными признаками направленного отбора. Всё это означает, что полезный вариант со временем распространяется, а вредный постепенно становится реже.

Самый известный пример такого процесса давно знаком даже людям, далеким от генетики. У части европейцев встречается вариант, который сохраняет выработку лактазы во взрослом возрасте и позволяет переваривать молоко всю жизнь. Обычно активность этого фермента после детства падает, но у носителей такой мутации правило не срабатывает. Историю с лактазой можно считать почти учебным примером человеческой эволюции, но новая работа показывает, что подобных случаев было гораздо больше.

Общая картина указывает на то, что биология человеческих популяций заметно менялась по мере того, как охотники-собиратели уступали место земледельцам. Переход к сельскому хозяйству изменил сразу несколько вещей: рацион, плотность населения, набор инфекций, условия жизни и степень контакта с домашними животными. Люди стали чаще жить крупными группами, теснее соседствовать друг с другом и с животными, сталкиваться с новыми патогенами и получать непривычные пищевые нагрузки. Исследователи считают, что именно эта перестройка среды запустила мощную волну отбора.

По данным работы, особенно заметный разгон произошел в бронзовом веке, который начался около пяти тысяч лет назад. Авторы предполагают, что в эту эпоху усилились процессы, стартовавшие еще в неолите примерно 10 тысяч лет назад. Земледелие, новые хозяйственные модели, культурные перемены и миграции уже меняли образ жизни, а в бронзовом веке этот эффект, похоже, стал еще сильнее. Исследователи напрямую связывают ускорение отбора с глубокой хозяйственной и культурной перестройкой.

Отдельно выделяются гены, связанные с иммунной системой. В этом нет большой неожиданности: именно иммунитет чаще всего становится ареной эволюционной борьбы, когда меняется инфекционная среда. Один из вариантов, связанных с восприимчивостью к туберкулезу, за последние три тысячи лет стал встречаться реже, и такой результат согласуется с более ранними данными. Но история оказалась не прямолинейной. До снижения частоты вариант, наоборот, какое-то время распространялся активнее, возможно потому, что в другой эпидемиологической обстановке давал преимущество против каких-то иных инфекций.

Похожая нелинейная траектория появилась и в другом случае. Вариант, связанный с повышенным риском рассеянного склероза, резко вырос по частоте около шести тысяч лет назад. Новая работа при этом показывает, что в некоторых европейских группах за последние две тысячи лет он, наоборот, стал встречаться реже. Рисунок показывает, что естественный отбор далеко не всегда толкает вариант только в одну сторону на протяжении тысячелетий. Среда меняется, и вместе с ней меняется биологическая выгода.

Авторы вообще обнаружили, что примерно две трети найденных вариантов вели себя не как простая восходящая или нисходящая линия, а скорее как американские горки. Частота могла сначала расти, потом падать или двигаться волнами. Для генетики древних популяций это важное уточнение. Эволюция человека в последние тысячелетия шла не по ровной прямой, а как серия ответов на постоянно меняющиеся условия.

Иммунная тема в работе выходит далеко за рамки туберкулеза и рассеянного склероза. Исследователи также проследили историю варианта, который у современных людей связан с устойчивостью к ВИЧ. Между шестью и двумя тысячами лет назад его частота росла. Разумеется, к ВИЧ этот рост отношения не имел: вирус появился намного позже. Авторы предлагают другое объяснение. Возможно, тот же вариант помогал защищаться от бактерий, вызывающих чуму, и именно поэтому естественный отбор подталкивал его вверх задолго до появления современной инфекции.

Следы отбора нашлись и в признаках внешности. Команда обнаружила 10 вариантов, связанных с более светлой кожей, для которых тоже есть признаки отбора. Еще один результат касается облысения по мужскому типу. Один из генетических факторов, связанных с этой особенностью: за последние семь тысяч лет стал заметно реже. По оценке авторов, такая динамика могла привести к снижению распространенности облысения примерно на один–два процента.

Изменения, которые накапливались после начала земледелия, не исчезли бесследно. Многие из них до сих пор влияют на восприимчивость к болезням, особенности иммунного ответа, обмен веществ и другие черты современного человека. По сути, исследование показывает, что часть сегодняшних медицинских различий между людьми уходит корнями в очень давние адаптации к новой хозяйственной и инфекционной среде.

Вокруг самых громких выводов уже есть осторожный скепсис. Не все исследователи готовы безоговорочно принять масштаб эффекта, особенно когда разговор заходит о вариантах, связанных с очень сложными признаками вроде психических расстройств и когнитивных особенностей. Черты зависят от множества генов и от среды, поэтому любые попытки привязать их эволюционную историю к отдельным сигналам отбора неизбежно вызывают споры.

Но самое главное, что теперь мы понимаем: человеческая эволюция не закончилась в палеолите и не перешла в спящий режим после появления цивилизаций. Наоборот, земледелие, новые болезни, плотное соседство с животными и крупные культурные перемены создали среду, в которой естественный отбор снова заработал в полную силу. Следы той недавней перестройки до сих пор видны в человеческой ДНК.