Многоцентровое исследование генетических останков людей, поселившихся тысячи лет назад в Андах Южной Америки, раскрывает сложную картину адаптации человека от раннего заселения до раскола около 9 000 лет назад между высокогорных и равнинных популяций, к разрушительному воздействию европейских болезней в колониальный период 16-го века.
Под руководством Анны Ди Риенцо, доктора философии, и Джона Линдо, доктора философии, доктора наук, из Чикагского университета; Марк Алдендерфер, доктор философии, Калифорнийский университет в Мерседе; и Рикардо Вердуго из Чилийского университета, исследователи использовали недавно доступные образцы ДНК из семи полных геномов, чтобы изучить, как древние жители Анд, в том числе группы, сгруппировавшиеся вокруг озера Титикака в Перу и Боливии, на высоте 12 000 футов над уровнем моря, приспособились к жизни. их окружение на протяжении веков.
В журнале Science Advances они сравнили свои семь исторических геномов с 64 современными геномами современного высокогорного населения Анд, агро-скотоводов аймара в Боливии и равнинных охотников-собирателей Уиллиш-Пеуэнче в прибрежных районах Чили.
Цели заключались в том, чтобы (1) определить дату первоначальной миграции в Андское нагорье, (2) определить генетические адаптации к высокогорной среде, которые позволили этому поселению, (3) оценить влияние европейского контакт, начавшийся в 1530-х годах, который привел к почти полному уничтожению многих равнинных общин Южной Америки.
«У нас есть очень древние образцы из высокогорных Анд», - сказал Ди Риенцо. «Эти первые поселенцы имеют самое близкое родство с людьми, которые сейчас живут в этом районе. Это суровая, холодная, бедная ресурсами среда с низким уровнем кислорода, но люди там приспособились к этой среде обитания и аграрному образу жизни».
Исследование «Генетическая предыстория Андского нагорья 7 000 лет до н.э. через контакты с европейцами» выявило несколько неожиданных особенностей.
Исследователи обнаружили, что население высокогорных Анд сократилось гораздо меньше, чем ожидалось, после контакта с европейскими исследователями, впервые прибывшими в Южную Америку в 1530-х годах. В низинах демографическое моделирование и исторические данные показывают, что до 90 процентов жителей, возможно, были уничтожены после прибытия европейцев. Но у людей, живущих в верхних Андах, население сократилось всего на 27 процентов.
Несмотря на то, что горцы жили на высоте более 8 000 футов, что означало пониженный уровень кислорода, частые низкие температуры и интенсивное ультрафиолетовое излучение, у них не развивались реакции на гипоксию, наблюдаемые у аборигенов других высокогорных районов., такие как Тибет.
Жители Анд, возможно, адаптировались к высокогорной гипоксии «по-другому, посредством сердечно-сосудистых модификаций», предполагают исследователи. Они обнаружили доказательства изменений в гене под названием DST, который связан с формированием сердечной мышцы. Горцы Анд, как правило, имеют увеличенный правый желудочек. Это могло улучшить потребление кислорода, усилив приток крови к легким.
Но самый сильный адаптационный сигнал, обнаруженный исследователями, был в гене под названием MGAM (мальтаза-глюкоамилаза), кишечном ферменте. Он играет важную роль в переваривании крахмалистых продуктов, таких как картофель, родом из Анд. Недавнее исследование предполагает, что картофель, возможно, был одомашнен в этом регионе по крайней мере 5000 лет назад. Авторы отмечают, что положительный отбор по гену MGAM «может представлять собой адаптивный ответ на большую зависимость от крахмалистых домашних животных».
Раннее присутствие этого варианта у народов Анд предполагает «значительный сдвиг в диете от той, которая, вероятно, была больше мясной, к еще одной растительной», - сказал Альдендерфер из Калифорнийского университета в Мерседе, антрополог. «Время появления варианта вполне согласуется с тем, что мы знаем о палеоэтноботанических записях высокогорья."
Несмотря на то, что андские поселенцы потребляли пищу с высоким содержанием крахмала после того, как они начали заниматься сельским хозяйством, в их геномах не развивались дополнительные копии гена амилазы, связанной с крахмалом, которые обычно наблюдаются у европейских фермеров.
Сравнение древних геномов с их современными потомками также выявило отбор генов, связанных с иммунитетом, вскоре после прибытия европейцев, предполагая, что выжившие андцы, возможно, имели преимущество в отношении недавно завезенных европейских патогенов.
«Контакты с европейцами оказали разрушительное воздействие на население Южной Америки, вызвав болезни, войны и социальные потрясения», - объяснил Линдо. «Сосредоточив внимание на предшествующем периоде, мы смогли отличить адаптацию к окружающей среде от адаптации, связанной с историческими событиями».
«В нашей статье, - сказал Альдендерфер, - не было такого приоритета генов в ущерб археологическим данным. Мы работали взад и вперед, генетика и археология, чтобы создать повествование, согласующееся со всеми данными. под рукой."