Учёные проследили геномную историю заселения Океании

Тихоокеанский регион имеет важное значение в расселении человечества по планете, взаимодействии с древними видами человека и адаптации к окружающей среде. Вместе с тем демографическая история Океании изучена недостаточно. Считается, что регион ближней Океании, включающий Новую Гвинею, архипелаг Бисмарка и Соломоновы острова, был заселен вскоре после выхода человека из Африки, около 45 тысяч лет назад. Остальная часть Тихоокеанского региона, дальняя Океания — Микронезия, Санта Круз, Вануату, Новая Каледония, Фиджи и Полинезия — стали обитаемы на 40 тысяч лет позже. Их заселение связывают с распространением австронезийских языков и культурного комплекса Лапита, которое, согласно наиболее общепринятой гипотезе, началось на Тайване около 5 тысяч лет назад и через Филиппины и Индонезию достигло отдаленной Океании примерно 3200 лет назад.

Для более точного понимания истории заселения и островной адаптации населения Тихоокеанского региона французские палеогенетики провели полногеномное исследование популяций Океании — они секвенировали геномы 317 человек из 20 популяций, которые представляют собой географический срез по ближней и дальней Океании. Это популяции Тайваня, Филиппин, островов Бисмарка, Соломоновых островов, островов Санта-Круз и Вануату. Вместе с другими современными и древними геномами общая база для анализа составила 462 генома, включая 355 из Тихоокеанского региона.

Исследование показало, что популяционную изменчивость в популяциях Океании можно разложить на четыре генетических компонента: Восточная и Юго-Восточная Азия; Папуа Новая Гвинея; Острова Бисмарка, Соломоновы острова и Вануату; Полинезия.

Используя величину скорости мутаций для человека, учёные вычислили, что заселение ближней Океании началось 30-45 тысяч лет назад — несколько позже, чем считалось ранее. На раннем этапе (около 39 тысяч лет назад) произошло отделение популяций Папуа Новая Гвинея от популяций островов Бисмарка и Соломоновых. Последние разделились между собой около 20 тыяч лет назад. Филиппинцы и полинезийцы разошлись около 7,3 тысяч лет назад. Предки населения Вануату менее чем 3 тысяч лет назад получили поток генов с островов Бисмарка, от групп, родственных папуасам, и эти переселенцы заместили локальные группы, связанные с культурой Лапито.

Моделирование показало, что вслед за заселением последовала генетическая изоляция между разными архипелагами. Это говорит о том, что мореплавание и навигация в эпоху плейстоцена были возможны, но ограничены.

Исследование не подтверждает тайваньскую модель заселения дальней Океании, согласно которой её заселение началось с неолитической экспансии с Тайваня около 5 тысяч лет назад. Новые данные говорят о том, что восточноазиатские предки тихоокеанских популяций отделились от коренных жителей Тайваня гораздо раньше. В популяциях дальней Океании восточноазиатский генетический компонент был унаследован от смешанных по происхождению популяций ближней Океании. Оценив время смешения между населением ближней Океании и восточноазиатскими популяциями, учёные пришли к выводу, что самый древний поток генов из Восточной Азии случился для островов Бисмарка и Соломоновых 3600 лет и 2500 лет назад, соответственно. Это говорит о том, что экспансия австронезийских языков не была связана с ранними этапами заселения региона, носители этих языков пришли сюда уже на поздней стадии. Авторы исследования пришли к выводу, что генетическое смешение с популяциями ближней Океании происходило не одним эпизодом, а несколько раз.

Население Тихоокеанского региона отличается значительным вкладом в геном неандертальской и денисовской ДНК. Новое исследование подтвердило это. Анализ показал, что неандертальские включения в геном не сильно отличаются по величине в разных популяциях (2,2-2,9%). Вместе с тем денисовские включения значительно различаются между популяциями (от 0 до 3,2%) и коррелируют с величиной вклада в геном компонента Папуа Новая Гвинея. Максимальный денисовский вклад отмечался в популяциях Восточной Азии, Тайваня, у филиппинцев себуано и полинезийцев.

Учёные также исследовали вопрос адаптивности древних включений в геном жителей Океании. Для неандертальских сегментов признаки адаптивности найдены в генах, связанных с метаболизмом, иммунной системой, развитием центральной нервной системы и пигментацией. Что касается денисовских включений, то сигнал их адаптивности обнаружен в генах иммунитета и генах метаболизма. Возможно, денисовские последовательности обогащали геном современного человека аллелями устойчивости к патогенам. В целом, исследование показывает, что метисация современного человека с древними видами людей была довольно обычным явлением в Тихоокеанском регионе.

Наконец, в геномах жителей Океании ученые исследовали признаки их адаптации к островной среде. Они нашли 44 сигнала естественного отбора в разных генах (среди них был один генетический вариант, полученный от денисовцев). Наиболее сильные сигналы отбора несли ген, связанный с вынашиванием беременности, и ген, связанный с индексом массы тела и уровнем холестерина высокой плотности. У жителей Соломоновых островов под сильным отбором оказались ген, регулирующий клеточный ответ на ограничение питания, и ген, связанный с артериальным давлением.

Среди популяций с высоким генетическим вкладом Восточной Азии обнаружены 29 сигналов отбора, в том числе в аллеле непереносимости алкоголя и гене, связанном с долгожительством в японской популяции. Найден также сильный сигнал в гене, связанном с липидным профилем и защитой от лихорадки денге, — считается, что он был получен от неандертальцев. Отмечен также вариант, связанный с толщиной макулы — желтого пятна на сетчатке, и обеспечивающий острое зрение, он достигает 80% у полинезийцев. Тот факт, что некоторые из адаптивных генетических вариантов унаследованы от древних видов, проясняет важность древних интрогрессий в геном как ресурса адаптации современного человека.

В общей сложности в работе выявлено более 100 тысяч не описанных ранее генетических вариантов, которые встречаются в популяциях Океании с частотой более 1% и ожидаемо должны влиять на фенотипические черты, в том числе связанные с различными заболеваниями. Дальнейшие геномные исследования в Тихоокеанском регионе позволят лучше понять причинную связь между генетическими адаптациями в прошлом и сегодняшними рисками для здоровья. Они будут полезны для трансляции генетических данных в медицину.

Источник: Генофонд.рф