Луис Кинтана-Мурси

Люди. По следам наших миграций, приспособлений и поисков компромиссов

© Дроздова П.Б., перевод на русский язык, 2024

© Орлов М. А., предисловие, 2024

© Оформление. ООО «Издательство «Эксмо», 2024

* * *

Предисловие научного редактора

Легендарная надпись на храме, где прорицал дельфийский оракул, призывала человека прежде всего «познать самого себя». В наши дни этот принцип приобрел новое и очень актуальное звучание – в свете одной из самых передовых наук, геномики, и палеогеномики в том числе. Эта захватывающая область знаний показала нам, что последовательность ДНК генома человека – та самая, что есть у каждого и которую сейчас легко «прочитать», то есть секвенировать, – настоящий сборник остросюжетных историй о нашем эволюционном прошлом. Эти истории охватывают по времени тысячи и даже миллионы лет и сложным образом переплетены между собой.

Именно древним, хранящимся в геноме человека историям, и посвящена книга, перевод которой вы держите в руках. Хотя она, безусловно, относится к популярной литературе, ее автор – настоящий, признанный ученый Луис Кинтана-Мурси, профессор Коллеж де Франс и видный специалист по палеогеномике, генетике популяций человека и восприимчивости к инфекциям. Красочным, живым языком он рассказывает о том, что ему и его коллегам удалось узнать при «прочтении» ДНК – как современных жителей планеты Земля, так и давно умерших, оставивших после себя лишь горстку костей, простые орудия и – в качестве своеобразного «живого наследства» – особые участки в наших геномах.

При этом даже зуб или самая маленькая косточка (вроде того фрагмента пальца, благодаря которому совсем недавно был описан новый вид Homo denisovensis, денисовский человек) могут содержать пригодные для секвенирования участки ДНК. Геном человека – своеобразная «инструкция по изготовлению», которая определяет множество признаков каждого из нас, от цвета глаз до специфичности молекулы какого-нибудь фермента. Геном часто называют «генетическим текстом», поскольку он представляет собой последовательность из трех с лишним миллиардов «букв» – нуклеотидов, расположенных в определенном порядке. А еще геном – это настоящее хранилище памяти, генетической памяти о множестве удивительных событий, которые случились с нашими предками в прошлом и которые определяют, кто мы есть сейчас.

Прежде всего Кинтана-Мурси отдает должное тем революционным изменениям, которые произошли в биологии за последние десятилетия. Это и описание структуры ДНК в 1953 году, и формулировка центральной догмы молекулярной биологии (ЦДМБ), и изобретение методов секвенирования ДНК (то есть «чтения» последовательности), и многие другие. Эти эпохальные события сделали генетику и биотехнологии настоящими флагманами современной науки. Они открыли перед учеными и врачами небывалые перспективы, в том числе возможность очень дешево и быстро «читать» геномы (с помощью высокопроизводительных методов секвенирования NGS) и даже вносить в них избирательные «правки» (с помощью генного редактирования CRISPR-Cas).

Новая эра биологии позволила нам узнать очень многое об эволюционной истории людей и их ближайших родичей, а также о созданном эволюцией удивительном разнообразии людей – как исчезнувших с лица Земли, так и ныне живущих по всей бескрайней Ойкумене. Автор настойчиво повторяет, что на генетическом уровне различия между всеми нами – от инуитов Гренландии до племен Экваториальной Африки – все же куда меньше, чем можно предположить по внешнему виду.

Книга уделяет особое внимание миграциям людей. Homo sapiens, юное по сравнению с другими видами дитя биосферы, оказался на редкость непоседливым – с самого начала человек, словно подгоняемый каким-то «инстинктом путешественника», все время находился в пути. Благодаря этому сапиенсы постепенно заселили все крупные массивы суши на планете (кроме, разумеется, Антарктиды) и множество островов даже в самой отдаленной части Океании.

Странствующие популяции людей встречали друг друга в пути или сталкивались с потомками тех, от кого некогда откочевали. Это привело к бесчисленным скрещиваниям, или гибридизациям, к причудливому смешению фенотипических признаков и генов. Поэтому сейчас Кинтана-Мурси сравнивает множество народов с пестрым и разнообразным ковром.

В таких гибридизациях участвовали не только разные популяции человека современного типа, но и наши исчезнувшие родичи – неандертальцы (Homo neanderthalensis) и денисовцы (Homo denisovensis), от которых, впрочем, уцелели небольшие участки ДНК в наших геномах. Порой такое «наследство» связано с риском развития некоторых болезней.

Далее, попадая во все новые условия, подчас довольно экстремальные (густой экваториальный лес, холодный климат или разреженный горный воздух), мигрирующие люди были вынуждены адаптироваться: приобретать новые признаки, меняться и развиваться. Автор подчеркивает, что такие адаптации всегда условны – среди них нет «полезных» и «вредных», как нет и «правильных» или «ненужных» генов. В одной обстановке конкретные эволюционные изменения могут быть необходимы для выживания, но при смене условий – нести опасность гибели.

Кинтана-Мурси посвятил значительную часть книги тем адаптациям, которые человек был вынужден выработать для защиты от патогенов. Большую часть эволюции людей именно фактор инфекций имел решающее значение – и это оставило в наших генах неизгладимый след, который порой оборачивается для нас негативными последствиями.

Наконец, автор не обошел вниманием и другие, небиологические аспекты человеческой жизни – наш язык и культуру, которые также подверглись своего рода эволюции, отбору и даже «скрещиваниям» – при встречах и взаимопроникновении культур.

В книге обсуждаются основные события, изменившие образ жизни популяций и целых народов – вроде освоения огня, перехода к земледелию и скотоводству и т. д.

Удивительно, до чего часто автор начинает новую увлекательную историю со слов «Мне и сотрудникам моей лаборатории удалось показать, что…» Это дает представление о том, насколько хорошо автор владеет материалом, и подтверждает, что мы имеем дело с самыми последними достижениями науки.

Кинтана-Мурси не скрывает своей увлеченности и воодушевления от того, что он пишет. Поэтому книга читается на одном дыхании, вдохновляет и заставляет задуматься о многих вопросах, которые в ней подняты. Хочется не ограничиваться этим страницами и узнать побольше «палеогеномных историй» – и это совсем не трудно, ведь книга основана на множестве научных публикаций, ссылки на которые приведены в конце. Любой читатель может обратиться к ним и детально разобраться в том вопросе, который привлек его внимание, или задать себе новые вопросы.

А новые истории, то есть новые статьи, постоянно продолжают появляться, ведь интерес ученых и широкой аудитории к палеогеномике растет. Пока русский перевод книги, которую вы держите в руках, готовился к изданию, в мире палеогеномики произошло два очень важных события. Первое – это вручение Нобелевской премии по физиологии или медицине Сванте Паабо, мировому специалисту по эволюционной генетике, который не раз упоминается в настоящей книге. Сложно представить себе большее признание для ученого. Второе событие – это находка в Денисовой пещере на Алтае сразу двух коренных зубов, то есть новых образцов генетического материала денисовского человека. Всем, что мы знаем об этом вымершем виде, мы обязаны таким вот зубам и кусочку фаланги пальца. А ведь пятнадцать лет назад существование Homo denisovensis никто не мог себе даже вообразить…

Все это вселяет уверенность: множество удивительных открытий и «историй из далекого прошлого», записанных в наших геномах эволюцией, по-прежнему ожидают своего часа и вскоре дополнят те, о которых рассказывает Кинтана-Мурси.

Михаил Орлов

31 октября 2022 года

Введение

Откуда мы пришли? Кто мы? Куда мы идем?

С тех пор, как человек появился на Земле, он задает себе эти три вопроса. Он искал ответы в религии, в философии, в искусстве, в истории и, конечно, в науке. Именно так называется картина Поля Гогена – шедевр, написанный им в 1897 году и хранящийся в Музее изящных искусств в Бостоне. Художник уехал на Таити в поисках иных ценностей, неведомых западному обществу. Зрительный ряд его картины «читается» справа налево, в направлении, противоположном привычному европейцам. Справа вопрос «Откуда мы пришли?» передается в образе группы женщин с младенцем; в центре вопрос «Кто мы?» отражен в повседневной жизни молодых таитян и их связи с природой; слева на вопрос о будущем, «Куда мы идем?», отвечают символы старости и загробного мира.

Картина Гогена воспевает странствия, различия, разнообразие – различия людей, их полов и поколений, разнообразие мест и времени, в которых они живут. С этой точки зрения она очень перекликается с картиной человеческого мира, предлагаемой популяционной генетикой. Этот раздел генетики изучает генетическое разнообразие нашего вида, то есть людей, – а еще он рассказывает об их странствиях. Прогресс последних десятилетий в области генетики позволил разработать крайне эффективный исследовательский инструментарий: в применении к человеческому роду он обнаруживает необычайное разнообразие народов и индивидов, пестрым людским ковром покрывающих Землю. Он проникает в тайну строения организма на молекулярном уровне, помогает понять, как возникали различия под действием географических и экологических условий, и тем самым открывает новое измерение в человеческом знании. Ведь новый научный инструментарий уже не довольствуется «моментальным снимком» текущей ситуации, но позволяет преодолеть толщу времени и предложить «картинку в движении», детально воссоздавая, каким образом возникало человеческое разнообразие и как происходил долгий процесс, в результате которого человекоподобные существа постепенно распространились по всей поверхности Земли.

Как мы увидим на протяжении всей этой книги, рассмотреть разнообразие людей полезно для изучения нашей истории, процесса эволюции человека и его адаптации к меняющейся среде. Книга открывает перспективы и для медицины: новыми знаниями могут воспользоваться врачи для предупреждения и лечения болезней.

Наш труд посвящен человеческому разнообразию, ведь наш вид состоит из множества народов. Наше внимание по большей части будет уделяться генетическому разнообразию, но не только. Чтобы обнаружить, изучить и объяснить разнообразие людей, популяционная генетика принимает во внимание и другие факторы, влияющие на их различия: распространение индивидов, их языковое родство, их образ жизни и жизнеобеспечения, а также вся гамма их обычаев и социокультурных связей.

На сегодняшний день методы генетики вышли далеко за рамки биологии. Они также стали инструментом, с помощью которого пишется история. Как гласит известное высказывание Феодосия Добржанского[1], «Ничто в биологии не имеет смысла, кроме как в свете эволюции». Стандартные рамки всех научных исследований в биологии определяются рамками эволюции: живые существа таковы, какими они стали. А следовательно, их изучение предполагает также необходимость проследить их историю.

История человеческого рода восходит ко временам очень отдаленным, и до нас дошли лишь немногочисленные свидетельства – если говорить о самых древних из наших предков, это всего лишь кучка костей. «Увы, бедный Йорик!», – восклицает Гамлет, глядя на протянутый ему череп… По правде говоря, после того как наступает наш час заплатить скорбную дань краткости человеческого существования, от нас остается не так уж мало. Извлекая из земли останки умерших спустя столетия, а иногда и тысячелетия после их смерти, мы находим что-то и от них живых – тех, кем они были в свое время. Анализируя кости при помощи генетики, мы можем восстановить некоторую часть истории этих людей и вида, к которому они принадлежали, и попытаться найти им место на генеалогическом древе, среди прочих родственников людей. Выходит, кости умеют говорить – по крайней мере, с учеными.

Кости – это древнее хранилище информации, которую сперва следует расшифровать. Со временем мы научились извлекать кости из глубин земли и датировать их: наша планета стала похожа на восхитительную, протяженную во времени и пространстве мозаику, где мы можем отыскать множество свидетельств древней истории живых существ и всего нашего рода. Остается привести их в порядок – в этом нам помогает наука о генах и ее новые данные. В 1953 году открытие структуры ДНК обозначило новую эру в молекулярной биологии и генетике и способствовало началу настоящей революции в науках о Земле. А также и в медицине: без этих новых знаний были бы невозможны РНК-вакцины против коронавируса, возбудителя COVID-19. Что касается знаний о живых существах, то они парадоксальным образом являются знаниями и о мертвых, а значит, о нашей истории. Майкл Крайтон со своим «Парком юрского периода» – пусть созданный им воображаемый мир и неправдоподобен с научной точки зрения – достоин признания как минимум за заслуги в популяризации важнейшего научного факта: ДНК существ, живших много миллионов лет назад, может быть найдена и восстановлена. Генетика рассказывает нам о живых существах; точно так же она способна предельно точно рассказать и об ископаемых организмах – окаменелостях, или фоссилиях.

И это еще не все. Стремительный прогресс методов генетики, а также знаний о генах позволил нам изучать целые геномы, и не только на уровне индивидов, но и на уровне популяций. Современная эра в этой области началась в 2001 году[2], когда была получена последовательность генома человека: составляющие его более трех миллиардов «букв» (нуклеотидов) содержат всю биологическую информацию, позволяющую нам быть теми, кто мы есть – людьми. Для популяционной генетики переход от XX к XXI веку стал одновременно и переходом от генетики к геномике. Мы научились расшифровывать геномы, сравнивать их между собой: это большой прорыв в науке о живых существах. Стало возможным «мыслить генетически» уже в масштабе популяций: из века гена (если воспользоваться названием книги Эвелин Фокс Келлер) мы шагнули в век геномов. Геномика охватывает самый широкий диапазон разнообразия: она ориентируется на инклюзивность, обширность и множественность. Геномика не перестает нас удивлять, потому что наш вид не описывается только одним геномом, но состоит из бесконечного их множества. Это проявляется даже в масштабе индивида: геном каждого из нас, по сути, представляет собой мозаику из многих других, что красноречиво говорит о нашей долгой, как минимум двухсоттысячелетней истории.

Эти открытия и стали отправной точкой при создании книги. Мы предлагаем вам осмыслить новые знания о живых существах, полученные благодаря геномике. Именно она позволяет нам секвенировать и анализировать миллиарды пар оснований генома отдельного организма, сопоставлять этот геном с характеристиками современных популяций на всей планете и затем рассматривать его в контексте истории – как отдельных индивидов, так и популяций и их миграций. История вида описывает и его собственную эволюцию, и эволюцию исчезнувших видов, его предков. Такое было совершенно невозможно представить себе всего двадцать лет назад – и мы еще только в начале пути.

В то же время мы изучаем то, что осталось от древних исчезнувших цивилизаций: как правило, это лишь кости. Тем не менее, какими бы древними ни были эти кости, они по-прежнему несут в себе следы живых людей, которые мы способны изучать все лучше и лучше. Так, о юной девушке, которая жила более пятидесяти тысяч лет назад на юге Сибири, мы, анализируя один только фрагмент кости (как это сделала команда Сванте Паабо), можем сказать, что ее родители принадлежали к двум ныне исчезнувшим подвидам людей: мать к неандертальцам, отец к денисовцам. Для физика и астронома Галилея «великая книга природы» была написана языком математики. Для сегодняшних биологов, стремящихся проникнуть в тайны живого существа, эта книга написана на языке ДНК. По мере того, как нам удается расшифровать этот язык, даже небольшие фрагменты костей открывают нам путь к огромным сокровищам: они рассказывают нам о людях, об их жизни, об окружающем их мире, и эти люди занимают свое место в истории человечества, которую мы воссоздаем шаг за шагом, по кусочкам.

Постигая, откуда мы пришли, мы лучше понимаем, кто мы. Картина, которая обретает форму на наших глазах благодаря такому невероятно мощному исследовательскому инструментарию, как геномика, – это картина человеческого разнообразия. Разнообразие – это не идеологический слоган, это не благонамеренная, без конца повторяемая мантра, это научный факт. Именно это разнообразие мы и будем рассматривать. Мы поговорим о том, какие биологические механизмы его создают и как оно воплощается в истории, поговорим о науке, которая постоянно находит новые данные, и о том, как эти данные можно использовать в медицине.

Если наше происхождение проливает свет на то, что представляет собой наш биологический вид, то, в свою очередь, вопрос «Кто мы?» проливает свет на наше происхождение. Ведь именно разнообразие современных человеческих геномов ясно показало нам не только то, что колыбелью человечества является Африка (подтвердив уже известный нам факт), но и то, что наши африканские предки отличались между собой гораздо сильнее, чем мы себе представляли. В 1980-е годы специалисты в области популяционной генетики на основе митохондриальной ДНК, которая всегда передается от матери, и Y-хромосомы, наследуемой по линии отца, смогли обнаружить исторические корни наших предков в Африке. Стали говорить об открытии «Адама и Евы», генетических прародителей всего человечества, что вызвало некоторое раздражение в научном сообществе. Но в действительности в 2000-е годы геномика показала, что у нас множество генетических предков. Конечно, все они жили в Африке, но мы можем обнаружить следы лишь тех, чье генетическое наследие сохранилось до сегодняшнего дня. Оказалось, что родословные женской и мужской линии сильно различаются между собой. Вполне вероятно, что наши предки по материнской линии, так называемые «Евы», жили в Восточной Африке, тогда как наши предки по отцовской линии – «Адамы» – могли проживать, например, в Южной Африке.

Изучение геномов современных человеческих популяций также показывает, что наши предки могли покинуть Африку около шестидесяти тысяч лет назад и постепенно расселиться по планете. Все индивиды неафриканского происхождения являются, следовательно, потомками этих первых «мигрантов». Однако первый выход из Африки был всего лишь началом длительной миграционной эпопеи, результатом которой стало заселение Европы, Азии и Австралии около пятидесяти тысяч лет назад, затем обеих Америк – менее тридцати тысяч лет назад. Гораздо позже колонии появились на отдаленных островах Океании – они впервые были заселены всего тысячу лет назад. Кроме огромных миграционных потоков с континента на континент, современная популяционная генетика позволила нам увидеть и датировать как факты миграции, так и другие демографические процессы с очень высокой степенью точности. Также благодаря этим исследованиям мы знаем сегодня, что скрещивание видов происходило на протяжении всей истории человека и что все мы в той или иной степени являемся метисами, потому что наши геномы представляют собой множество последовательностей ДНК из самых разных источников. Каждый человек – это своего рода “лоскутное одеяло” с исторической и географической точек зрения; в нас перемешаны народы и поколения.

Открытия, связанные с изучением геномов людей, принесли нам и другие сюрпризы. Так называемый «современный человек» – то есть мы, сапиенсы, – и неандертальцы в течение долгого времени рассматривались как два разных вида, которые никогда не скрещивались между собой и поэтому не могли оставлять потомков-гибридов. В XXI веке было доказано обратное: Homo sapiens и Homo neanderthalensis – человек разумный и человек неандертальский – скрещивались и оставляли общее потомство. Дело в том, что все мы на сегодняшний день – как минимум те из нас, кто родом не из Африки, – имеем в геноме от 1 % до 3 % генетического материала неандертальцев. И сюрпризы на этом не кончаются. Методы генетики – а именно методика секвенирования ДНК – позволили показать, что фаланга пальца, найденная в сибирской пещере, принадлежала не неандертальцу (как полагали ранее), а другому виду древних людей – денисовскому человеку, или денисовцу. Более того: предки нынешних азиатов, по всей вероятности, скрещивались с денисовскими людьми, и некоторые современные популяции – например, населяющие Папуа – Новую Гвинею – несут в своих геномах 3,5–5 % ДНК денисовца (в зависимости от применяемого метода оценки). Иначе говоря, гибридизация происходила не только между различными популяциями Homo sapiens – кроме того, сапиенсы смешивались с другими группами древних людей, гены которых сохранились и в нас.

Это разнообразие привело к благоприятным результатам. Homo sapiens – вид, живущий повсюду и освоивший все доступные территории. Женщины и мужчины этого вида обнаруживаются в любой точке планеты: от засушливых и жарких пустынь до Крайнего Севера с его холодным климатом и редко показывающимся солнцем, от влажных тропических лесов с крайне неблагоприятными условиями для жизни до высокогорий с низкой концентрацией кислорода, как, например, в Гималаях или в Андах. За последние двадцать лет изучение геномов человеческих популяций, живших в таких местах, много рассказало нам о том, каким образом человек способен генетически адаптироваться к климату, к пищевым ресурсам и, помимо прочего, к инфекциям. В частности, обнаружилось – и это главное открытие, – что гибридизация была основным фактором адаптации наших предков к новым условиям окружающей среды, с которыми они сталкивались по мере расселения. Например, именно благодаря скрещиванию с денисовцами тибетцы могут жить на большой высоте в экстремальных условиях нехватки кислорода; а благодаря гибридизации с неандертальцами первые европейцы приобрели способность противостоять холоду и справляться с патогенами, в особенности с вирусами.

Патогенам в этой книге уделяется особое внимание, так как они сопровождают нас со времени нашего появления на Земле. Их присутствие, вероятно, было основным фактором, влияющим на смертность нашего вида, до тех пор, пока не улучшились условия гигиены и не были открыты, на рубеже XIX и XX веков, первые вакцины и антибиотики. Однако снижение уровня смертности от инфекционных болезней прослеживается лишь в странах, где есть доступ к последним достижениям медицины. Но даже в развитых странах можно видеть, к каким потерям способен привести один простой патогенный организм – возбудитель инфекции: в декабре 2019 года появление коронавируса SARS-CoV-2, который вызывает COVID-19, вынудило треть человечества закрыться на карантин! Это крайне убедительное напоминание об уязвимости нашего вида перед лицом внезапных и непредсказуемых изменений окружающей среды.

Так вот, представим себе кризис системы здравоохранения, вызванный COVID-19, но без больниц, без аппаратов ИВЛ, без антибиотиков, в отсутствие гигиены и без всякой возможности разработать вакцину. Именно в таких условиях жили люди на протяжении более 99 % своей истории. Последствия с точки зрения человеческой смертности были таковы, что мы можем и сегодня увидеть их следы в наших геномах. И благодаря изучению этих следов – свидетельств естественного отбора, произведенного патогенами в прошлом, – мы сегодня можем идентифицировать человеческие гены, сыгравшие и все еще играющие ключевую роль в бесконечной гонке вооружений, которую представляет собой борьба нашего организма с инфекционными заболеваниями.

Тем не менее, поскольку условия окружающей среды меняются с течением времени, могут возникать и негативные побочные явления, связанные с адаптацией человека к среде. То, что в прошлом способствовало адаптации, после изменений в окружающей среде или образе жизни приводит к дезадаптации: например, к появлению некоторых современных болезней, таких как аутоиммунные заболевания, аллергии, повышенное давление или ожирение.

Выяснилось, что изучение эволюции наших генов, в особенности связанных с формированием иммунного ответа, – это очень многообещающее направление. Оно дополняет исследования в области иммунологии, клинической генетики и эпидемиологии и помогает лучше понять генетические и прочие факторы, связанные с тем или иным ответом нашего организма на инфекции. В свете прогресса, достигнутого в геномике человека и в методах анализа больших данных, выражение Феодосия Добржанского «Ничто в биологии не имеет смысла, кроме как в свете эволюции» справедливо как никогда. И поскольку знания в области генетики, по всей вероятности, становятся важнейшими для эффективности терапии, мы можем пойти еще дальше и, перефразируя Добржанского, заявить: «Ничто в медицине не имеет смысла, кроме как в свете эволюции».

Мы – порождение нашего прошлого, нашего выхода из Африки, нашей адаптации к среде обитания, наших многочисленных гибридизаций – как с исчезнувшими видами человека, так и с другими популяциями Homo sapiens. Чтобы заглянуть в нашу историю и проследить путь, соединяющий эволюцию человека и его деятельность, изменившую окружающую среду, геномика создала новые методы, позволяющие изучать процесс развития и его результат с невероятной точностью. Эта наука тем более ценна, что дает нам надежду на развитие медицины, более приспособленной к каждому индивиду. Изучив все детали генома конкретного пациента, мы сможем сделать лечение более целесообразным и точным. Глубже познавая тайны природы и действие ее механизмов, мы можем использовать их более эффективно, чтобы защищать наши слабые места или бороться с патогенами, вызывающими инфекционные болезни. Как пошутил когда-то Луи Пастер – самый известный в мире французский ученый и отец микробиологии: «Лучший врач – это природа: она исцеляет три четверти всех болезней и при этом не ругает собратьев по профессии».

Часть I

От Дарвина к геномике

Откуда мы пришли? На этот вопрос истории человечества существует множество ответов. Поражающие воображение рассказы о нашем происхождении, предложенные мифами и религиями, оставили отпечаток в культурах надолго. Наука сегодня приводит ответы другого рода: ее задачей является описывать и объяснять то, что мы можем знать о нашем происхождении – начиная со знаний о развитии живого организма, которые мы накопили и которые постоянно усовершенствуем. Основное направление задано теорией эволюции – следствием учения Дарвина. Эта теория станет нашей отправной точкой. Затем к ней добавится открытие ДНК и основ генетики, затем появление популяционной генетики, которая приведет нас к современному знанию о разнообразии наших геномов – потрясающему инструменту для изучения современного человека, а также всего того, чем он обязан своему прошлому.

Для популяционной генетики все началось в 1859 году, с публикации «Происхождения видов» – потрясающей книги Дарвина, ознаменовавшей начало эры эволюционного учения. Чуть менее полутора веков спустя, в 2001 году, секвенирование генома человека произвело революцию в геномике. В период между этими двумя датами ученые совершили множество открытий, были усовершенствованы теории, появились новые технологии, благодаря чему мы можем теперь лучше понять эволюцию человека и дать новые ответы на вопрос: «Кто мы?».

Популяционная генетика базируется на двух дисциплинах: эволюционном учении и генетике. Эти науки появились независимо друг от друга в середине XIX века: их основателями были соответственно Чарлз Дарвин и Грегор Мендель. Но потребуются целые десятилетия, чтобы биологи увидели связь между основными процессами эволюции и принципами наследования. Конечно, у Дарвина были и предшественники, предвосхитившие или угадавшие идею эволюции. Еще во времена Античности некоторые философы – такие как Анаксимандр Милетский[3] или Эмпедокл[4] – имели представление об эволюции, о постоянном изменении и объяснимом без сверхъестественного происхождении жизни. Похожие озарения возникали и позднее, в эпоху Просвещения – например, у Дени Дидро[5]. Однако влияние учений, отстаивающих божественное происхождение живых существ, и в особенности груз двух тысячелетий христианства оттянули появление в Европе эволюционистской идеи до начала XIX века.

Дарвин смог преодолеть эту преграду, и посеянные им семена дали быстрые всходы. Минувший век собрал богатый научный урожай: он подарил нам принципы популяционной генетики, концепцию генотипа и открытие структуры ДНК и, кроме того, мы начали постигать разнообразие нашего вида, изучать его миграции и адаптации к окружающей среде. Наконец, секвенирование ДНК ископаемых организмов позволило нам узнать, что в ходе своей истории наш вид обменивался генетическим материалом с другими, ныне исчезнувшими видами людей – такими как неандертальцы или денисовцы. И это только начало.

Natura non facit saltus: постепенная эволюция по Дарвину

Вопрос эволюции поднимался и другими учеными. Жан-Батист де Ламарк[6] (в книге «Философия зоологии»), Жорж-Луи Леклерк де Бюффон[7], Бенуа де Майе[8], а также Эразм Дарвин[9] (дедушка Чарлза) упоминали о возможности изменения видов, таким образом подвергая сомнению их постоянство. Но именно о Чарлзе Дарвине говорят как об отце теории эволюции, несмотря на то что сам он в своей книге избегает слова «эволюция» и пишет о «наследственной модификации».

Теория эволюции Дарвина основана на многочисленных наблюдениях, сделанных им главным образом во время экспедиции на борту корабля «Бигль», длившейся пять лет, с 1831 по 1836 год. Это событие он полагал самым значительным в своей жизни. Капитан корабля Роберт Фицрой нанял молодого ученого-натуралиста в качестве волонтера для выполнения картографической съемки в кругосветном путешествии. И Дарвин собирал сведения и вел наблюдение повсюду, где они останавливались: от островов Зеленого Мыса до лесов Амазонии, от Огненной земли до Галапагосов и Тихого океана. По возвращении в Англию – сначала в Кембридж, а затем в Кент – Дарвин, переполненный новыми сведениями, потратит тринадцать лет на то, чтобы превратить свои записные книжки в готовую рукопись, которую он, наконец, опубликует в ноябре 1859 года – из опасения, как бы Альфред Рассел Уоллес[10], собиравшийся опубликовать очень похожую теорию, не обвинил бы его в плагиате. Эта книга принадлежит к числу тех, что изменили наш мир. Ее название – «О происхождении видов путем естественного отбора» («On the Origin of Species by Means of Natural Selection»).

Основным положением теории эволюции Дарвина является утверждение об изменении и преобразовании видов под действием естественного отбора и в соответствии с медленными изменениями, наблюдаемыми в природе: эти наблюдения привели к принципу «Natura non facit saltus»[11] («природа не делает скачков»), или принципу непрерывности Готфрида Вильгельма Лейбница[12]. Таким образом, Дарвин стал первым, кто заявил, что все живущие на Земле организмы происходят от одного общего предка и что различия, характерные для каждого населяющего Землю вида, были приобретены под воздействием естественного отбора, являющегося, по мнению Дарвина, основным механизмом изменения, адаптации к окружающей среде и видообразования.

Чарлз Дарвин отстаивал идею, согласно которой ресурсы, например пища, представляют собой основной лимитирующий фактор роста популяции. Дело в том, что конкуренция, возникающая между индивидами или целыми видами в борьбе за ресурсы, ограничивает их способности к выживанию и размножению. Кроме того, Дарвин определил, что различия, наблюдаемые между индивидами или видами, передаются следующим поколениям, хотя сам принцип такой передачи остался неясен – он был неизвестен Дарвину и никак не связывался с генетикой. Именно эти различия влияют на способность индивидов или видов к выживанию и самовоспроизводству – сегодня это называется селективной ценностью, или «fitness» по-английски. С течением времени естественный отбор изменяет популяцию, поскольку выживают и дают потомство максимально адаптированные индивиды.

Эта теория, положившая начало философии эволюционизма, была революционной для своего времени и вызвала большие споры – несмотря на то, что современник Дарвина Альфред Рассел Уоллес пришел со своей стороны к точно таким же выводам. Двое ученых даже написали совместную статью о теории естественного отбора, которая вышла в 1858 году. После публикации книги Чарлз Дарвин вел уединенную жизнь в графстве Кент, глубоко подавленный поднявшейся вокруг его теории шумихой и спорами. Он скончался в 1882 году, в возрасте 73 лет.

В свою очередь, современник Дарвина австрийский аббат Грегор Мендель[13] является «отцом» генетики – второй дисциплины, лежащей в основе популяционной генетики. Благодаря его трудам о передаче наследственных признаков, опубликованным в 1865 году, наследственность, упомянутая Дарвином, стала научной концепцией, которая описывает наблюдаемую и управляемую реальность. Мендель провел тысячи экспериментов на растениях, а именно, на горохе с различными признаками (цвет и форма семян, цветков и т. д.): он проводил скрещивания и наблюдал, каким образом признаки распределяются между потомками. Своими опытами Мендель показал, что «факторы», которые тогда еще не назывались генами, передаются из поколения в поколение предсказуемым образом, и сформулировал три закона наследственности, теперь известные как законы Менделя. В то время оставшиеся незамеченными, эти законы были заново открыты в 1900 году Хуго де Фризом, Карлом Корренсом и Эрихом фон Чермаком. Казалось, что законы применимы только к дискретным (то есть качественным), но не к континуальным (то есть количественным, измеряемым) признакам, и, следовательно, противоречат теории Дарвина. Кроме того, именно Хуго де Фризу мы обязаны термином «панген» – ученый использовал его для обозначения физической единицы передачи признаков, а Вильгельму Йохансену – терминами «генетика» и «ген».

В отличие от Дарвина, труд которого получил огромный резонанс, труды Менделя не были по-настоящему оценены современниками: в течение трех десятилетий их почти не замечали, и Чарлз Дарвин никогда не читал его работ. А это значит, что связь между наследственностью и эволюцией еще предстояло открыть.

Рождение популяционной генетики

Объединение двух теорий – дарвинизма и менделизма – начинается в период между двумя мировыми войнами благодаря молодым исследователям британской биометрической школы Фрэнсиса Гальтона. Это были Роналд Фишер (1890–1962), Сьюэл Райт (1889–1988) и Джон Бердон Сандерсон Холдейн (1892–1964). Трое ученых сформуровали основы популяционной генетики – дисциплины, в которой эволюционная биология и генетика соединяются в одно гармоничное, математически подкрепленное целое.

Изучая генетические причины сложных болезней, Роналд Фишер заложил основы количественной генетики – активно развивающегося сегодня направления. Количественная генетика занимается статистическим анализом качественных признаков фенотипа – таких, например, как рост. Благодаря такому анализу возникла гипотеза, что изменчивость фенотипа зависит от множества генов. Одним из важнейших достижений Роналда Фишера стала демонстрация того, что изменчивость количественных признаков фенотипа подчиняется законам Менделя. Эту фундаментальную концепцию Фишер развивает в своей книге «Генетическая теория естественного отбора» («The Genetical Theory of Natural Selection»), заявляя, что эволюция происходит путем естественного отбора генетических мутаций. Он предполагает, что мутации, оказывающие сильное воздействие на фенотип, имеют больше шансов снизить селективную ценность («fitness») индивидов, тогда как «слабые» мутации имеют 50 % шансов ее повысить, и, таким образом, естественный отбор сохраняет преимущественно их. А значит, эволюция и изменение фенотипов[14] должны происходить постепенно, под воздействием многочисленных мутаций слабого влияния – как и предсказывал Дарвин… «Природа не делает скачков!».

Сьюэл Райт, со своей стороны, более всего известен благодаря двум понятиям: дрейф генов и адаптивный ландшафт. Под дрейфом генов понимается случайное изменение частоты встречаемости мутаций в каждом следующем поколении в пределах популяции. Это один из тех исключительных и непредсказуемых факторов, благодаря которым формируется генетическое разнообразие. Понятие «адаптивный ландшафт» в эволюционной биологии используется для отображения связи между мутациями и репродуктивным успехом популяции или вида, когда «fitness» (селективная ценность) представляется в виде своего рода топографической карты. Организмы могут перемещаться по этому «ландшафту» и оказываться на адаптивных «пиках» благодаря приобретению мутаций, позволяющих им лучше приспосабливаться к окружающей среде. Рассмотрим в качестве примера устойчивость к малярии. Дрейф генов может привести уже адаптированный вид как на вершину «пика» – (в этом случае вид окажется относительно устойчивым к малярии), так и в нижнюю точку «долины» – это будет означать, что вид плохо адаптирован и уязвим для малярии. Адаптивный ландшафт не статичен: популяция, спустившаяся с «пика» селективной ценности и находящаяся в «долине» с низким уровнем адаптивности, может заново оказаться на вершине «пика», еще более высокого, чем предыдущий. Если популяция под воздействием естественного отбора приобретет новые, благоприятные мутации, то может стать еще более устойчивой к малярии, чем была раньше.

И, наконец, третьим отцом-основателем популяционной генетики является Джон Бердон Сандерсон Холдейн. Он разработал математический подход, позволяющий понять, каким образом естественный отбор определяет частоту мутаций и как связаны между собой отбор, мутации и миграции. Холдейн также выдвинул гипотезу о связи между естественным отбором и устойчивостью к малярии, несмотря на то что подлинное авторство этого наблюдения, сделанного в 1949 году, принадлежит итальянскому генетику Джузеппе Монталенти. Именно Монталенти заметил, что нарушения в функционировании эритроцитов (талассемия[15] или дрепаноцитоз[16]) наблюдались главным образом в регионах, где малярия была распространенным заболеванием. И только в 1954 году Энтони Эллисон подтвердит гипотезу, что патологии эритроцитов могут защищать организм от малярии: этим объясняется увеличивающаяся частотность таких нарушений в регионах, где распространена малярия. Сегодня это показательный пример естественного отбора.

Открытие наследственного материала: ДНК

Подлинное развитие популяционная генетика получила гораздо позже, между 1930 и 1960 годами, благодаря взаимодействию естествоиспытателей, палеонтологов, математиков и генетиков, разработавших «синтетическую теорию эволюции». Эта теория, называемая неодарвинистской, стала апогеем идей Дарвина. Во главе нового научного движения стояли трое ученых – Эрнст Майр (1904–2005), Феодосий Добржанский (1900–1975) и Джулиан Хаксли (1887–1975). Вслед за Дарвином в своих работах они говорят, что эволюция – постепенный процесс, и это подтверждается как исследованиями в области генетики, так и наблюдениями естествоиспытателей. Изменчивость индивидов в пределах одной популяции порождается мутациями, рекомбинацией и переносом (потоком) генов[17]. Эволюция происходит в результате совместной работы двух механизмов: появления в пределах одной популяции новых мутаций и воздействия естественного отбора или дрейфа генов, изменяющих частотность мутаций в популяции. Синтетическая теория эволюции отстаивает идею, что естественный отбор – это главная движущая сила эволюции: она действует в условиях изменяющейся среды обитания и приводит к изменениям частотности мутаций, влияющих на фенотипы.

Тем не менее, несмотря на накопление теоретических знаний, укрепляющих научную базу популяционной генетики, эмпирических данных не хватало, и физический носитель наследственности еще не был известен. Открытие в 1953 году двуспиральной структуры ДНК стало поворотным моментом в развитии популяционной генетики. Фрэнсис Крик (1916–2004), Розалинд Франклин (1920–1958) и Джеймс Уотсон (род. 1928) показали, что ДНК состоит из двух цепочек соединенных между собой нуклеотидов четырех разновидностей, в состав которых входит сахар, связанный с фосфатной группой, и азотистое основание, обозначаемое буквами A, T, G или C. Эти нуклеотиды расположены в виде двойной спирали[18], «хребтом» (основой) которой служат сахара и фосфаты. Входящие в состав нуклеотидов азотистые основания соединяются водородными связями с комплементарным[19] основанием на другой цепочке.

Именно благодаря этим важным для молекулярной биологии – и для генетики – открытиям японец Мотоо Кимура смог объединить теоретический подход с эмпирическими данными, предложив в 1968 году теорию нейтральной эволюции. Эта теория предполагает, что большинство эволюционных изменений происходит из-за дрейфа генов, в отличие от синтетической теории эволюции, которая оказывала предпочтение воздействию естественного отбора. Так или иначе, нейтральная теория описывает эволюцию на молекулярном уровне, и сам Кимура признавал, что эволюция фенотипов не может происходить без воздействия естественного отбора.

Однако принцип популяционной генетики «природа не делает скачков» продолжал дарить нам все новые и новые открытия, часто идущие рука об руку с появлением новых технологий и методик. За последние пятьдесят лет произошел целый ряд значительных событий, и некоторые из них будут более подробно рассматриваться в следующих главах. Укажем самые важные:

• 1977 год: публикация первых методов секвенирования[20] ДНК, позволяющих расшифровать содержащуюся в ней информацию.

• 1984 год: за счет анализа ДНК показано, что человек и шимпанзе имели общего предка.

• 1987 год: первое генетическое доказательство, подтверждающее африканское происхождение нашего вида.

• 1997 год: первая последовательность ДНК из древней кости, принадлежащей неандертальскому человеку.

• 2001 год: первая публикация последовательности генома человека.

• 2010 год: открытие нового вида человека – денисовца, сделанное исключительно благодаря секвенированию его ДНК (использовали небольшой фрагмент фаланги пальца).

• 2010 год: первая публикация проекта «1000 геномов», открывающего путь к изучению генетического разнообразия человека на беспрецедентном новом уровне.

• 2018 год: завершение «UK Biobank» – грандиозного проекта по изучению человеческого биологического материала. Он стартовал в 2006 году в Великобритании, его задачей было проанализировать 500 000 геномов и выяснить степень влияния генетических факторов и воздействия окружающей среды на изменчивость фенотипов людей, а также на человеческие болезни.

Восстановление источников генетического разнообразия

Каким образом теоретические и математические модели популяционной генетики могут помочь с ответом на вопрос «Кто мы?»? Популяционная генетика возникла, потому что мы начали понимать, как в ходе эволюции проявлялось на макроскопическом уровне популяций влияние микроскопических изменений на уровне генов и молекулярных структур, лежащих в их основе. И именно теория эволюции сделала возможным этот необычайный синтез, давший единое объяснение всем уровням организации жизни.

Синтетическая теория эволюции позволяет нам лучше понять процессы, вызывающие изменение частоты мутаций во времени и пространстве в пределах данной популяции. Понимая их механизм, мы можем создавать реалистичные математические модели. Следовательно, теоретическое рассмотрение взаимодействия естественного отбора и дрейфа генов поможет нам с позиций современной генетики определить, каким образом эти процессы сформировали генетическое разнообразие той или иной популяции. Как только в нашем распоряжении оказываются соответствующие модели, остается лишь найти для них надлежащие данные. Другими словами, если мы научились хорошо моделировать прошлое на основании теоретических данных, мы получаем возможность «узнать» прошлое популяции на основании имеющихся сегодня реальных генетических данных. Это основной принцип исследования в популяционной генетике.

Но что это за эволюционные процессы, влияющие на генетическое разнообразие популяции? Десятилетия теоретических поисков в области популяционной генетики в XX веке показали, что эволюционные механизмы можно разделить на три большие категории: геномные факторы – мутация или рекомбинация[21], демографические факторы – дрейф генов или миграции, и факторы естественного отбора в различных его формах.

Геномные факторы

Мутация – это единственный процесс, который «создает» разнообразие, производя молекулярные изменения в ДНК и тем самым генерируя новые аллели[22]. Можно сказать, что мутация – это «материал для эволюции», на который могут воздействовать эволюционные механизмы. Когда клетка делится, она должна воспроизвести ДНК так, чтобы две дочерние клетки унаследовали ту же генетическую информацию, какую содержит материнская клетка. Двойная спираль ДНК обеспечивает простой механизм репликации: две ее цепочки раскручиваются, и каждая из них служит матрицей для синтеза новой цепочки с комплементарной последовательностью нуклеотидов. Этот процесс позволяет воспроизвести две идентичные спирали двухцепочечной ДНК. Однако в ходе репликации ДНК возможны «ошибки», когда исходное основание заменяется на другое, неподходящее. Несмотря на то что бо́льшая часть этих ошибок затем корректируется механизмами контроля и репарации[23], случается, что ошибки ускользают от контроля и становятся мутациями.

Различают два больших класса мутаций в зависимости от типа затронутых ими клеток. С одной стороны, существуют соматические мутации: они не затрагивают половые клетки, отвечающие за размножение, и, следовательно, не передаются потомству. Эти мутации могут появляться на протяжении всей жизни индивида в ДНК самых разных клеток. В некоторых случаях эти клетки в результате мутаций могут превратиться в опухоль. С другой стороны, когда мутации воздействуют на ДНК гамет, или половых клеток (сперматозоидов и яйцеклеток), то говорят о герминальных мутациях. В этом случае эмбрион станет носителем мутации, хотя ни один из родителей не имел ее в своем генотипе. Причиной около 80 % мутаций у потомков служит хромосомный материал, переданный отцом (сперматозоид), и количество мутированных сперматозоидов напрямую связано с возрастом отца. Тем не менее нередки и аномалии, переданные матерью, и они также имеют тенденцию увеличиваться с возрастом, хотя и в меньшей степени. На сегодняшний день мы знаем, что почти каждый из нас имеет при рождении 70 новых мутаций по сравнению со своими родителями; 55 из них приобретены от отца и 15 от матери.

Другой источник генетического разнообразия – рекомбинация. Этот процесс не создает новых вариантов генов, но производит новые их комбинации, а значит, новые геномы. У эукариотических организмов[24] рекомбинация происходит во время полового размножения благодаря мейозу – процессу, в результате которого формируются гаметы. Образование новых генетических комбинаций обеспечивает перемешивание генов и поддерживает генетическое разнообразие в популяции, что повышает возможности вида адаптироваться к изменениям окружающей среды. То есть мутация и рекомбинация – это эволюционные процессы, которые увеличивают генетическое разнообразие в пределах одной популяции и в то же время приводят к росту различий между популяциями.

Демографические факторы

Другим фактором, воздействующим на генетическое разнообразие популяций, являются демографические процессы. Для начала вспомним о дрейфе генов в определении Сьюэла Райта: изменение частоты аллелей в пределах одной популяции, которое не зависит от мутаций, естественного отбора и миграций. Причиной дрейфа генов являются совершенно случайные и непредсказуемые события, например, встречи сперматозоидов и яйцеклеток при половом размножении. Масштаб дрейфа генов связан с «эффективным размером» популяции, который представляет собой число индивидов данной популяции, обеспечивающее передачу генетического разнообразия следующему поколению. В больших популяциях частота мутаций останется относительно стабильной от поколения к поколению, так как влияние дрейфа генов в них, как правило, несущественно. Но вот в маленьких популяциях воздействие дрейфа генов будет очень заметным, со значительными флуктуациями частот аллелей с течением времени; дрейф генов может даже привести к исчезновению благоприятного аллеля или, наоборот, закреплению неблагоприятного аллеля в популяции.

Отдельные демографические события связаны с уменьшением размера популяции и наиболее значительными эффектами дрейфа генов. Прежде всего речь идет о географической или культурной изоляции популяции, об эффекте бутылочного горлышка – резком сокращении размера популяции вследствие изменения окружающей среды, войны или эпидемии – или об эффекте основателя, то есть основании новой популяции очень малым числом индивидов, принадлежавших ранее большой популяции. В этих условиях дрейф генов снижает генетическое разнообразие в пределах популяции, вместе с тем усиливая межпопуляционные различия.

Миграция (перенос, или поток генов) – это еще один демографический механизм, обеспечивающий обмен генами между популяциями. Прибытие мигрантов может изменить состав генетического разнообразия принимающей популяции, изменяя частоту встречаемости мутаций. Таким образом, миграция и скрещивание (или метисация) снижает генетическое различие между популяциями, которое могло бы привести к появлению нового вида. В случае популяции с малым (вследствие эффекта бутылочного горлышка или эффекта основателя) генетическим разнообразием прибытие мигрантов и последующая гибридизация с ними позволяют повысить уровень генетического разнообразия гораздо быстрее, чем мутации. Таким образом, миграции и мутации являются силами, противодействующими дрейфу генов: дрейф генов уменьшает разнообразие, а миграции и мутации повышают – это явление называется мутационно-дрейфовым равновесием. Миграция увеличивает генетическое разнообразие в пределах конкретной популяции, одновременно уменьшая генетические различия между популяциями.

Факторы отбора

И наконец мы добрались до факторов, изменяющих генетическое разнообразие популяции в рамках естественного отбора. Естественный отбор составляет основу биологической адаптации человека к окружающей среде. Он работает, когда существуют различия селективной ценности (fitness) среди индивидов. Поскольку фенотипические характеристики индивида во многом определяются генетическими изменениями, увеличивающими его шансы на выживание и размножение, они передаются новому поколению. Влияние естественного отбора на генетическую изменчивость неоднозначно, потому что оно зависит от конкретного типа отбора. Он может увеличивать, уменьшать или сохранять неизменным генетическое разнообразие.

В случае положительного отбора встречаемость благоприятной мутации в популяции будет быстро расти, адаптированность – увеличиваться; иначе говоря, будет увеличиваться селективная ценность мутации. Все больше распространяясь и, следовательно, вытесняя другие, эта благоприятная мутация приведет к уменьшению генетического разнообразия в пределах популяции и увеличению различия между популяциями – при условии, что воздействие окружающей среды, вызвавшее это событие, будет отличаться от такового для других популяций. Но это еще не все, потому что существуют другие формы естественного отбора – как, например, поддерживающий высокое генетическое разнообразие стабилизирующий отбор, – и эти формы могут увеличивать разнообразие в пределах одной популяции и уменьшать различия между популяциями. В отдельной главе мы рассмотрим различные формы естественного отбора и то, каким образом они влияют на разнообразие наших геномов и нашу способность к адаптации к окружающей среде.

Реконструкция прошлого популяций

Теоретические модели, разработанные во второй половине XX века, позволили нам понять, какой вклад каждый из факторов вносит в генетическое разнообразие популяций, а также создавать прогнозы геномного разнообразия для различных демографических сценариев. Благодаря этому популяционная генетика получила возможность дальнейшего развития. На основании многочисленных доступных на сегодняшний день данных о геномах популяций она может не только объяснять настоящее, исходя из эволюционирующего прошлого, но также использовать нынешнее состояние популяций, чтобы восстановить их эволюцию. Действительно, мы можем реконструировать прошлое, исходя из актуальных данных о геномах, и оценить важные параметры эволюционного развития: темп роста популяции, возраст мутации или активность миграции между двумя популяциями.

История на три миллиарда: проект «Геном человека»

Генетические исследования начинают стремительно развиваться после 1977 года, когда появляются техники секвенирования, и в особенности благодаря проекту «Геном человека» – стартовавшей в конце 1988 года международной научной программе, задачей которой было определить полную последовательность ДНК генома человека. Первая версия генома, охватывающая 90 % последовательности, была получена в 2001 году, и вслед за ней в 2004 году опубликовали почти завершенную версию. Разница между первой – «черновой» – и окончательной версиями определяется покрытием секвенированной ДНК, другими словами, количеством несеквенированных участков, «пробелов», и степенью точности. Версия 2004 года содержит как минимум 400 пропусков. 99 % генома секвенировали с точностью менее одной ошибки на каждые 10 000 пар оснований. Эта работа сейчас продолжается, и референсная последовательность генома постоянно совершенствуется: в 2020 году количество пропусков становится уже менее 100.

Проект «Геном человека» ознаменовал собой начало новой эры[25] в генетике. Ученые получили возможность использовать последовательность ДНК для исследований как в медицинской, так и в популяционной генетике. Стоимость работ была астрономической; около 3 миллиардов долларов (2,7 миллиарда, если точнее) потратили, чтобы секвенировать около 3 миллиардов нуклеотидов (3,2 миллиарда, если точнее), которые составляют наш геном. В 2021 году, двадцать лет спустя после начала проекта, техники секвенирования стали такими совершенными, что теперь можно секвенировать целый геном, получив результаты с высоким уровнем точности, менее чем за 500 долларов. Как бы то ни было, секвенирование дает нам доступ к ключевым знаниям о структуре и содержании генома. На сегодняшний день мы знаем, что человеческий геном состоит из приблизительно 3,2 миллиарда нуклеотидов; что лишь 2 % генома являются «кодирующими», другими словами, содержат генетическую информацию, которая используется для синтеза белков – молекул, необходимых для возникновения живых существ. Мы знаем, что геном человека содержит примерно 20 000 генов, кодирующих белки; и что оставшаяся часть генома, то есть около 98 %, не является кодирующей и задействована по большей части в регуляции.

Последовательность нашего генома включает в себя так называемую ядерную ДНК, которая распределяется по 23 парам хромосом, находящимся в ядре каждой клетки. При этом у нас еще есть другой маленький геном, замкнутый в кольцо: митохондриальная ДНК. Она находится, как следует из ее названия, в митохондриях – крошечных органеллах клетки, отвечающих за производство необходимой для ее жизни энергии. По объему митохондриальная ДНК несопоставима с ядерной: в ней содержится всего 16 569 нуклеотидов и 37 генов – вот почему она стала первым геномом, который выбрали для секвенирования в 1981 году. Тем не менее далее мы увидим, что, несмотря на свой небольшой размер, митохондриальная ДНК открыла нам важнейшую информацию об эволюционном прошлом человека.

Геномика – наука, открывшая разнообразие: каждый индивид уникален

Для изучения необычайного разнообразия индивидов и популяций секвенирование генома человека на первых порах предоставило очень мало информации. По сути, речь шла об одной-единственной последовательности, а между тем каждый индивид, за исключением однояйцевых близнецов, обладает собственным уникальным геномом. И только с появлением в геномике новых технологий – таких как ДНК-микрочипы и секвенаторы нового поколения[26] – в сочетании со снижением расходов на секвенирование, начался золотой век в исследованиях разнообразия генома человека. Были созданы многочисленные международные консорциумы – как, например, проекты «ХэпМэп»[27] или «1000 геномов»[28], – перед которыми стояла задача изучить генетическое разнообразие человека во всей его полноте, содействуя таким образом исследованиям в области популяционной и медицинской генетики.

Благодаря этим исследованиям мы сегодня знаем, что существует несколько типов различий между геномами людей. Речь идет о масштабах мутаций – от одного-единственного нуклеотида до нескольких сотен тысяч – и их встречаемости. Самые распространенные и хорошо изученные мутации затрагивают единственный нуклеотид. Известный пример – однонуклеотидный полиморфизм, или SNP (произносится как «снип») – замещение в последовательности ДНК нуклеотида на другой (например, C меняется на T). Если мы возьмем геном любого из нас и сравним с референсной[29] последовательностью или сравним двух случайно выбранных индивидов в популяции, мы обнаружим в среднем от 3 до 4 миллионов «снипов». В подавляющем большинстве случаев эти изменения в геноме не влияют на его функции: они или находятся вне кодирующих участков гена – и тогда говорят о «молчащем» SNP, – или же обнаруживаются в экзонах гена (т. е. в участках, кодирующих белок), но при этом не приводят к замене кодируемой аминокислоты – и тогда говорят, что это синонимичный SNP. В большинстве случаев SNP нейтральны, они не влияют на приспособленность (fitness) индивидов. Нейтральные SNP очень полезны для изучения человеческих популяций, поскольку они позволяют проследить их историю – миграции, метисации, демографические изменения.

Тем не менее, в некоторых случаях SNP могут менять соответствующий белок и приводить к изменению фенотипа: неопасному – как, например, пигментация кожи, или вызывающему болезнь – например, муковисцидоз. Такие SNP делятся на несколько типов: миссенс-мутация (меняющие смысл, или несинонимические), когда SNP меняют аминокислотную последовательность соответствующего белка; нонсенс-мутация (бессмысленные) – когда кодон[30], обозначающий аминокислоту, заменяется стоп-кодоном, который производит неполный белок, в большинстве случаев не работающий. Если SNP не обнаружен в пределах кодирующего участка, это вовсе не означает, что он не влияет на функции гена. Действительно, мутации, находящиеся в регуляторных областях, – таких как энхансеры или промоторы (т. е. участки ДНК, отвечающие за управление экспрессией гена), могут модифицировать процесс экспрессии и в итоге изменять фенотип.

Но разнообразие, которое можно наблюдать при сравнении геномов различных индивидов, не ограничивается только SNP. Каждый из нас в равной степени отличается от референсной последовательности на приблизительно 450 000 коротких вставок или выпадений участков генома (иначе говоря, «инсерций» и «делеций», вместе называемых «инделы»), то есть участков ДНК, состоящих как минимум из 50 нуклеотидов, которые вставлены или удалены из последовательности ДНК. К этому добавляется особая форма генетической изменчивости, важность которой в последние годы стала очевидной: изменения “структуры” генома. Сюда относятся делеции или дупликации: ученые говорят о «вариации числа копий» (или по-английски copy number variation, CNV). Они различны у каждого индивида и влияют на число копий одного и того же гена или фрагмента хромосомы.

Вариации числа копий (CNV) в значительной степени способствуют разнообразию генома человека и, следовательно, особенно актуальны для медицинской и популяционной генетики. Последние исследования показали, что CNV могут не только влиять на дозу гена[31], но и перестраивать механизмы регуляции экспрессии генов, изменяя количество копий регуляторных элементов или модифицируя трехмерную структуру генома. В геноме присутствуют, хоть и в меньшем количестве, и другие формы структурных вариаций, например, большие инсерции, хромосомные перестройки или перемещения мобильных[32] элементов.

Наконец, последняя форма изменчивости касается повторяющихся последовательностей ДНК, или тандемных повторов. Если размер одного повторяющегося фрагмента составляет от 1 до 6 нуклеотидов, то тандемные повторы называют микросателлитами, а если от 7 до 49 нуклеотидов, то мини-сателлитами. Особенно много в геноме человека микросателлитов – несколько сотен тысяч. Благодаря быстро происходящим в них мутациям они часто используются для сравнения родственных популяций, а также в судебной медицине. Микросателлиты, находящиеся в кодирующих участках генов, ученые связали с более чем 40 моногенными заболеваниями, в том числе нейродегенеративными болезнями – как, например, болезнь Хантингтона или Кеннеди; микросателлиты, локализованные в некодирующих участках, могут влиять на уровень экспрессии гена.

На сегодняшний день геномные исследования и работа международных консорциумов позволили выяснить, что каждый человек отличается от референсной последовательности генома приблизительно 10 000 мутаций типа миссенс (меняющих смысл кодона), а также является носителем от 250 до 300 генетических вариантов, приводящих к потере генов, и от 50 до 100 мутаций, которые связаны с генетическими заболеваниями. К счастью, в большинстве случаев эти вредоносные мутации находятся в гетерозиготном состоянии[33], и, как следствие, болезнь не проявляется. Мы также знаем, что в различных человеческих популяциях количество вредоносных мутаций меняется на протяжении их истории.

Человек не произошел от обезьяны… он и есть обезьяна!

Еще один вопрос, неотступно преследующий человека как минимум последние пару столетий, начиная с Дарвина, – это родство с обезьянами. Этот вопрос регулярно поднимали противники Дарвина, при этом изображая его самого в виде обезьяны. Ими руководили идеологические мотивы: необходимость развенчать эволюционные теории, выдвигая тот аргумент, что обезьяны как низшие существа не могли быть близки к человеку, которого Бог поместил в центр мироздания. Хотя Дарвин нигде не утверждает, что человек «происходит» от обезьяны, он только говорит, что человек «имеет родство» с обезьяной. В первых его работах прослеживается лишь намек на обезьян, но в одной из своих поздних книг – «Происхождение человека и половой отбор», вышедшей в 1871 году, Дарвин излагает филогенетическую[34] теорию происхождения человеческого вида, основанную главным образом на сравнительной анатомии, где подчеркивается большое сходство между человеком и обезьянами Старого Света, или узконосыми обезьянами. Тем не менее, настаивает Дарвин, «мы не должны, однако, впасть в ошибку, предполагая, что древний родоначальник всей группы обезьян, не исключая и человека, был тождествен или даже только близко сходен с какой-либо из существующих ныне обезьян». В этой книге Дарвин утверждает, что человек является обезьяной и принадлежит к узконосым обезьянам, так же, как шимпанзе, гориллы и орангутаны.

Генетика, а затем и геномика не только подтвердили предположения Дарвина и многих других об общем предке человека и обезьяны, но и помогли более глубоко изучить этот вопрос. Они предоставили ценные данные, позволив определить хронологию образования видов, их возможную гибридизацию и степень сходства их геномов. Благодаря этим наукам мы получили невероятно точные инструменты, дающие нам возможность погрузиться в прошлое и проникнуть в сокровенные тайны жизни организмов и видов. Вслед за изучением морфологических характеристик животных – живых или ископаемых – изучение морфологии их хромосом также дало информацию о связях между видами приматов. Кариотипы[35] человека и человекообразных обезьян похожи, но имеют и определенные различия: самый яркий пример – это уменьшение числа хромосом с 48 до 46 в ходе отделения ветви человека. Еще задолго до наступления эры геномики или молекулярной биологии сравнительная анатомия предоставила нам много информации о сходстве между человеком и обезьянами. В частности, она позволила нам предположить, когда произошло разделение между предками человека и предками африканских и азиатских обезьян: это случилось от 15 до 30 миллионов лет назад. Методы молекулярной биологии, сделавшие за последние десятилетия невероятный скачок в развитии, оказались очень плодотворными для изучения прошлого живых существ. Первые исследования нашего родства с обезьянами на молекулярном уровне были выполнены с помощью иммунологии и изменили наше представление о связях человека и обезьяны. В 1963 году эти исследования показали, что сходство между человеком и африканскими обезьянами гораздо больше, чем сходство между африканскими и азиатскими обезьянами. В 1967 году было датировано расхождение ветвей человека, шимпанзе и гориллы – всего 5 миллионов лет назад. Такие результаты вызвали огромное удивление – и отчасти неприятие – в научном сообществе.

Поиск даты расхождения между приматами – предками людей и приматами – предками обезьян

В 1980-х годах исследователи начали использовать ДНК для изучения связей между людьми, шимпанзе и гориллами, так как оставалось все еще неясным, как произошло разделение этих трех видов, их видообразование. Чтобы узнать, в каком порядке эти виды отделялись от общего предка-примата, ученые проводили эксперименты по гибридизации ДНК. Эта техника позволяет сравнивать ДНК двух видов посредством соединения и таким образом выявлять различия в их последовательности. Первые же генетические тесты показали, что в двух третях последовательностей ДНК люди и шимпанзе ближе друг к другу, чем каждый из этих видов – к горилле. А это значит, что на филогенетическом дереве расхождение между человеком и шимпанзе произошло позднее, чем между их общим предком и гориллой. В ходе дальнейших исследований в конце 1990-х годов эти наблюдения подтвердились при изучении митохондриальной ДНК или последовательностей аутосом (то есть неполовых хромосом). Эти данные позволили ученым объединить человека в одну группу с шимпанзе и бонобо (карликовыми шимпанзе) и определить, что ветвь горилл отделилась от общего ствола раньше, чем три этих вида. Орангутан, еще один их часто упоминаемый родственник, по сравнению с указанными членами семейства является наиболее удаленным от человека видом.

2005 год, когда был опубликован геном шимпанзе, стал годом начала революции, которая произошла в геномике благодаря изучению человекообразных обезьян (гоминоидов). На сегодняшний день, имея в своем распоряжении геномы различных видов гоминоидов, мы можем браться за исследование наших сходств и различий, хронологии разделения между человекообразными обезьянами и изменчивости каждого вида. Получив полные последовательности геномов, мы узнали, что шимпанзе и бонобо – самые близкие к человеку виды: их геномы различаются по примерно 1,4 % нуклеотидов. Однако эта цифра может увеличиться до 5 % или 6 %, если принять во внимание другие типы различий геномов: инсерции, делеции или вариации числа копий. Цифры, говорящие о нашем сходстве с другими видами, часто искажают в угоду догматике или даже идеологии. Важно уточнить, что они представляют собой среднее значение для всей совокупности геномов: в действительности степень различия между видами приматов варьируется в зависимости от той части генома, которую мы рассматриваем.

Последние датировки указывают, что дивергенция, или расхождение между человеком и родом Pan (к нему относятся шимпанзе и бонобо), произошло от 4 до 5 миллионов лет назад. Тем не менее эти датировки вызывают сомнение, так как формирование родов Homo и Pan заняло длительное время и частота мутаций, использованная для оценки прошедшего времени на основе степени близости геномов (метод молекулярных часов), могла оказаться завышена: таким образом, можно допустить смещение датировок в прошлое – от 10 до 13 миллионов лет назад. Что касается шимпанзе и бонобо, то они разделились в период от 1 до 2 миллионов лет назад. Также мы знаем, что расхождение между гориллами и группой человек – шимпанзе – бонобо произошло ориентировочно (согласно расчетам на основании частоты мутаций и времени генерации) от 8 до 19 миллионов лет назад, тогда как расхождение между орангутанами и всеми остальными человекообразными обезьянами совершилось где-то от 15 до 21 миллиона лет назад.

Особенная обезьяна

Таким образом, человек – это обезьяна: ему присуще большое сходство с обезьянами. Но во многих отношениях человек – обезьяна не такая, как другие. Прежде всего, генетическое разнообразие в пределах его популяций минимально по сравнению со всеми изученными обезьянами; за ним с небольшим отрывом следуют бонобо. По сравнению с шимпанзе и гориллами разнообразие людей в два-три раза меньше, и это при том, что почти 8 миллиардов представителей рода людей, к которому мы принадлежим, рассредоточены по всей планете, тогда как область распространения, или ареал, шимпанзе и горилл (численностью всего 200 000 и 100 000 особей соответственно) ограничивается Центральной и Западной Африкой.

Как же тогда объяснить, почему люди обладают таким небольшим генетическим разнообразием несмотря на свою огромную численность и очень широкое географическое распространение? Все дело в юности нашего вида: он появился в Африке «каких-то» 200 000 или 300 000 лет назад. Кажется, что это много, но такой возраст ничтожно мал в масштабе эволюции. В любом случае, этот период недостаточен для того, чтобы выйти на тот же уровень разнообразия, что и у других человекообразных обезьян. Более того, наш вид в период своей эволюции, по всей вероятности, состоял из очень небольшого числа особей.

Различия, которые мы можем наблюдать между геномами человека и человекообразных обезьян – пусть в случае шимпанзе это будет хоть 2 %, хоть 6 %, – не отражают актуального различия фенотипов[36] двух видов. Проблема не в цифрах, а в том, что стоит за ними – это «нотариальная проблема», как сказал бы нейробиолог Ален Прохианц, профессор Коллеж де Франс[37]. Геном человека на 80 % совпадает с геномом мыши, однако мы очень отличаемся от мышей… Важно смотреть, где именно находятся различия. Если различия с шимпанзе, какими бы незначительными по объему они ни были, располагаются в участках генома, задействованных, к примеру, в развитии коры головного мозга, то они могут объяснять гораздо больший размер нашего мозга, превосходящий мозг шимпанзе в три или четыре раза, и, как следствие, те исключительные когнитивные функции, которые прибрел наш вид: крошечные различия порой ведут к грандиозным последствиям…

Более того, отличия в последовательности нуклеотидов – не единственное, чем можно объяснить фенотипические различия между человеком и человекообразными обезьянами. Отличия в организации геномов, появление новых специфических генов или утрата других, значительная часть которых работает в коре головного мозга и в яичках, варьирующая экспрессия генов и эпигенетические маркеры, такие как метилирование ДНК, – все эти факторы также объясняют уникальные особенности человеческого вида: его морфологию, когнитивные возможности. Это, к примеру, членораздельная речь, социальные взаимодействия, физиология, восприимчивость к патогенам и другие фенотипические признаки.

Популяции людей: сходства и различия

Различия между геномами двух случайных людей, вне зависимости от их этнического или географического происхождения, составляют около 3 миллионов нуклеотидов, или 0,1 %. А как насчет популяций? В какой мере популяции людей различаются между собой? Насколько непохожи африканцы на европейцев, а европейцы на азиатов? Можем ли мы разделить людей на различные группы, классифицировать их в соответствии с их генами? Вопросы о различиях и о классификации человеческих популяций, существуют, возможно, столько же, сколько и само человечество. К сожалению, в ходе нашей истории они почти всегда были связаны с теми или иными формами расизма.

Биологическое понятие расы впервые появилось в 1684 году, когда французский врач Франсуа Бернье[38] предложил разделение людей на четыре расы, основываясь прежде всего на цвете их кожи. В XVIII веке шведский естествоиспытатель Карл Линней[39] (1707–1778), большой авторитет в вопросе классификации, разделил вид Homo sapiens на категории, которые назвал americanus, europeus, asiaticus, afar (африканский) и… monstrosus, то есть «уродливый», подразумевая, что в эту категорию входят «карлики» или гигантские жители Патагонии[40]. В XIX веке Фрэнсис Гальтон[41] (1822–1911) присвоил этим категориям иерархические «ранги» (A, B, C, D и т. д.): открывали список, разумеется, европейцы (и прежде всего греки), в самом конце стояли африканцы и австралийские аборигены. Как мы увидим, генетические данные опровергают «научные» основания расизма и отрицают существование абсолютно самостоятельных и полностью обособленных групп людей. Эти данные ясно показывают, что расизм – только социальный и идеологический конструкт, но никак не биологический феномен.

Серьезные исследования биологического разнообразия человеческих популяций начинаются с открытия в 1900 году Карлом Ландштейнером первых генетических полиморфизмов с группами крови АВО. Красные кровяные тельца, эритроциты, имеют на поверхности антигены, реагирующие со специфическими антителами в сыворотке крови. Два типа антигенов (A и B) легли в основу системы ABO, согласно которой людей можно разделить на 4 группы: те, кто имеет только антиген A; те, кто имеет только антиген B; те, кто имеет оба антигена (AB); и те, кто не носит ни того, ни другого (O). Первые популяционные исследования показали, что существуют очевидные различия по частоте распространения определенных групп крови в популяций людей.

Открытые позже другие группы крови (MNS, система Льюиса, или резус-фактор) широко использовались в исследованиях популяций на протяжении XX века. Например, оказалось, что антиген A наиболее распространен в Северной и Центральной Европе, однако присутствует (хоть и в меньшей степени) и в Африке, и у австралийских аборигенов, как и в некоторых популяциях коренного населения Северной Америки. Что касается антигена B, его самое широкое распространение обнаружено в Азии, и затем в Центральной Африке. Наконец, группа O наблюдается преимущественно в Северной Америке, где также распространена группа A, и в Южной Америке, где она встречается у почти 100 % аборигенов-индейцев.

Методы, основанные на анализе крови, и похожие иммунологические методы позднее использовали для выявления специфических мутаций иммуноглобулинов и человеческих лейкоцитарных антигенов, или системы HLA (аббревиатура от английского названия Human Leukocyte Antigens; иначе говоря, главный комплекс гистосовместимости, который представляет собой совокупность молекул на поверхности клеток, позволяющую иммунной системе различать чужеродные антигены). Появление электрофореза белков позволило распознавать новые полиморфизмы: этот метод заключается в разделении белков в электрическом поле соответственно их размеру и заряду. На основе накопленных данных, получаемых от так называемых «классических» генетических маркеров, и их анализа в рамках популяционной и эволюционной генетики в 1994 году было опубликовано исследование «The History and Geography of Human Genes» («История и география человеческих генов»), авторами которого являются Лука Кавалли-Сфорца, Паоло Меноцци и Альберто Пьяцца. В этой книге – настоящей библии генетики человеческих популяций – учтено все, что было известно к тому времени о классических маркерах, и, благодаря изучению сотен популяций во всем мире, авторы смогли лучше объяснить распределение генетического разнообразия человека и его историю.

В 1980-е годы начались исследования генетики популяций с использованием ДНК: особое внимание уделялось митохондриальной ДНК и Y-хромосоме, позволяющим проникнуть в прошлое популяций за счет реконструкции линий их наследования от матери и отца соответственно. В 1990-е годы растет число исследований двух этих составляющих генома, которые всегда наследуются только от одного из родителей, а также начинается использование микросателлитов в качестве молекулярных маркеров. С наступлением XXI века исследования ДНК человеческих популяций принимают новый размах: в науке, которая по-прежнему называется генетикой, выделяется новое направление – геномика. Дан старт таким международным проектам, как «HapMap», «1 000 Genomes», «Exome Variant Server», «GnomAD» или «Simons Genome Diversity Project», направленным на изучение генетического разнообразия популяций людей во всем мире.

Здесь я хотел бы отдельно отметить один очень важный проект, который родился во Франции, в Фонде Жана Доссе – Центре изучения полиморфизма человека[42], и произвел переворот в своей области: это проект «HGDP», от английского «Human Genome Diversity Project» («Проект разнообразия генома человека»). Проект был начат Жаном Доссе – врачом и гениальным иммунологом, получившим в 1980 году Нобелевскую премию за свое открытие в 1958 году главного комплекса гистосовместимости, который теперь используется для определения совместимости при пересадке органов. Именно при поддержке Жана Доссе американский педиатр и член этого Фонда Говард Канн в сотрудничестве с Лукой Кавалли-Сфорца из Стэнфордского университета начали панельное[43] исследование более 1000 иммортализованных[44] клеточных линий, полученных из образцов 54 различных популяций людей. В центре внимания было географическое распространение популяций, их принадлежность к определенной языковой группе и культурные особенности. За последние двадцать пять лет Фонд Жана Доссе – Центр изучения полиморфизма человека, недооцененный на национальном уровне, приобрел признание во всем мире. В этих панельных исследованиях использовались данные о различных народах, что позволило вывести анализ генетического разнообразия людей на новый уровень.

Различные международные исследования в области геномики позволили нам лучше понять демографическую историю людей: каким образом наши предки смешивались с другими видами людей – такими, как неандертальцы или денисовцы, и как именно влиял естественный отбор на наш геном. Кроме того, эти работы предоставили нам бесценные сведения для понимания связи болезней с отдельными мутациями у пациентов и генетических основ варьирующихся морфологических и физиологических характеристик человека – таких, как рост или склонность к диабету второго типа. Что же мы узнали о различиях и сходствах между человеческими популяциями?

Благодаря работам в рамках этих проектов мы теперь знаем, что в истории человечества происходили резкие сокращения популяции (эффект бутылочного горлышка), но вместе с тем наблюдался и значительный рост населения. Мы можем утверждать, что подавляющее большинство генетических вариантов, наблюдаемых в человеческих популяциях, являются редкими. Распространенными считаются варианты, встречающиеся с частотой более 5 %. Варианты с низкой распространенностью составляют 1–5 %, а редкие – менее чем 1 %. Наконец, существуют крайне редкие варианты: они встречаются менее чем у 0,01 % членов полуляции или даже описаны у единственного индивида (называемого «singleton»). Несмотря на то что большинство вариантов на уровне популяций относят к крайне редким, на уровне индивида бо́льшая часть выявленных вариантов являются частыми (более 95 %). Это объясняется тем, что значительная часть генетических вариантов, которые отличают отдельных людей, возникла из-за древних мутаций, произошедших на заре истории человечества. В те времена эффективный размер популяции людей был мал – и теперь эти мутации присутствуют, хоть и с меняющейся частотой, в большинстве человеческих популяций.

Сейчас нам также известно, что большинство генетических вариантов человека относятся к различиям внутри одной популяции, а не между разными популяциями. К такому заключению пришел в 1972 году Ричард Левонтин[45], использовав небольшое количество классических маркеров. Это наблюдение, имевшее первостепенное значение для опровержения биологических основ расизма, уверенно подтвердили более поздние исследования, которые рассмотрели множество человеческих популяций и использовали геномные данные – целые геномы. Вне зависимости от типа полиморфизмов и числа изученных популяций в среднем 85 % генетической изменчивости наблюдается в пределах одной популяции, и только 15 % характеризуют различия между популяциями.

Одно из недавних исследований, опубликованное в марте 2020 года в журнале Science[46], анализирует результаты высокоточного секвенирования геномов из выборки, использовавшейся в панельных исследованиях в рамках проекта «HGDP», о котором говорилось выше. Авторы смогли идентифицировать почти 70 миллионов однонуклеотидных полиморфизмов (SNP), около 9 миллионов инсерций и делеций и около 40 000 вариаций числа копий (CNV). И снова большая генетическая изменчивость наблюдалась преимущественно в пределах популяций человека, тогда как между популяциями различия были крайне малы, скорее напоминая шаг между соседними делениями на шкале генетического разнообразия… В таком случае, почему разные человеческие популяции имеют совсем небольшое генетическое разнообразие несмотря на широкое географическое распространение, тогда как прочие виды – такие, как серый волк (Canis lupus) из Евразии или газель Гранта (Nanger granti) из Восточной Африки с меньшими ареалами, тем не менее, имеют гораздо более высокие коэффициенты генетического разнообразия между популяциями? Причиной опять-таки является сравнительная молодость нашего вида, особенности его скрещивания и тот факт, что эволюционное развитие человека не происходило в полностью изолированных группах. К тому же не известно ни одной мутации «частного характера» – такой, которая была бы присуща исключительно жителям одного континента или конкретного региона Земли и при этом отмечалась у 100 % соответствующего населения, но не в других популяциях. Это подтверждает идею, что даже если возможно провести различие между человеческими популяциями на генетической основе, то между группами людей не существует резких и явных отличий.

Революция палеогеномики

Возможность секвенировать ДНК ископаемых останков – это недавнее революционное достижение геномики – полностью перевернула наше представление о происхождении Homo sapiens. Мы узнали о скрещивании наших предков с ныне исчезнувшими древними людьми, а также о том, каким образом происходило расселение людей по планете. Эра палеогеномики – пусть в то время ее еще не обозначали этим термином – наступила в 1984 году, когда была опубликована последовательность участка митохондриальной ДНК, извлеченной из останков квагги, или степной зебры[47], – подвида южноафриканской зебры, вымершего в конце XIX века. Тем не менее, только в 2010-е годы наступил золотой век изучения древней ДНК, то есть появилась палеогеномика как наука.

Высокопроизводительное секвенирование не только произвело революцию в популяционной генетике, оно также превратило основную проблему древней ДНК – ее фрагментацию на небольшие участки (в среднем от 30 до 80 нуклеотидов) – в преимущество, так как при высокопроизводительном секвенировании ДНК в любом случае сначала разделяют на небольшие участки, которые затем секвенируют. Прогрессивные технологии и новые методы анализа позволяют неплохо справляться и с другими трудностями при изучении древней ДНК. Одна из них связана с тем, что эндогенная ДНК – то есть принадлежащая образцу, который нужно исследовать, – содержится в очень малом количестве из-за ее деградации post mortem[48] и повреждений, вызванных временем. Современные методы увеличения количества эндогенной ДНК позволяют отчасти решить эту проблему. Помогает и развитие новых инструментов биоинформатики. Для ископаемых останков характерна высокая степень «экзогенной» ДНК: попавшей из окружающей среды (от грибов, бактерий и т. д.) или ДНК современного человека, которая могла быть занесена во время археологических раскопок или же непосредственно в лаборатории. Чтобы выявить и устранить последовательности, не относящиеся к эндогенной ДНК, применяются недавно созданные методы биоинформатики: они используют характеристики древней ДНК, например, большое число мутаций, при которых C превращается в T, возникающих при post mortem разложении.

Стремительное технологическое развитие позволило получить результаты, которые еще несколько лет назад могли встречаться только в научной фантастике. Так, в 2008 году мы оказались изумленными свидетелями первого в истории секвенирования генома мамонта. Это грандиозное событие стало реальностью благодаря извлечению древней ДНК из фрагментов шерсти мамонта, целых 40 000 лет пролежавших в вечной мерзлоте Сибири. А в 2010 году родилась палеогеномика человека: команда Эске Виллерслева из Дании опубликовала последовательность генома первобытного человека – палеоэскимоса, предположительно обитавшего на территории Гренландии около 4000 лет назад. Помимо блестящих достижений в секвенировании генома современного человека (человека современного типа), жившего в доисторическую эпоху[49], включая удаление «загрязнений» – ДНК самих экспериментаторов, людей не менее современных, это исследование позволило описать миграцию из Сибири в сторону Нового Света, происходившую около 5 500 лет назад и не связанную с миграцией, благодаря которой появились современные американские индейцы и эскимосы.

Работа команды Эске Виллерслева открыла дорогу дальнейшим исследованиям; были секвенированы сотни геномов первобытных людей. Останки имеют возраст от нескольких тысяч до 45 000 лет. Эти геномы могли принадлежать, например, индивидам, жившим в эпоху позднего палеолита, или доисторическим американским индейцам, охотникам-собирателям из мезолита[50] и неолита[51], первым земледельцам неолита и так далее, вплоть до жителей Евразии железного века и более поздних эпох.

Один из старейших представителей современного человека за пределами Африки, геном которого удалось секвенировать, имеет возраст около 45 000 лет: это усть-ишимский человек, чьи останки были найдены в Сибири. Изучение останков проводилось совместно командами Сванте Паабо из лейпцигского Института Макса Планка и Дэвида Райха из Гарвардского университета. Они показали, что геном найденного индивида, хоть и больше напоминает геномы жителей Евразии, чем африканцев, все же не имеет большого генетического сходства с сегодняшними европейцами и азиатами. Этот факт позволил прийти к заключению, что популяция, к которой принадлежал усть-ишимский человек, внесла относительно малый вклад в существующее на сегодняшний день разнообразие популяций, населяющих Евразию.

Другим примером секвенирования древней ДНК – более заметным благодаря скорее своей популярности, чем научной значимости, – является Этци, «ледяной человек». Этци был обнаружен в 1991 году парой туристов на территории ледника Хауслабьох в Эцтальских Альпах, в районе границы между Австрией и Италией. Его останки находились в мумифицированном состоянии: было установлено, что он умер около 5300 лет назад. Последние генетические исследования его генома, а также микробиома (ДНК микробов в микрофлоре), проведенные в 2016 году, выявили возможное сходство Этци с современными жителями Сардинии. С большой долей вероятности можно утверждать, что у него были карие глаза, кровь группы 0 и непереносимость лактозы. Кроме того, Этци, несомненно, страдал от болезни Лайма: этот вывод позволяет сделать присутствие в его микробиоме боррелии – бактерии Borrelia burgdorferi.

Внутри нас сидит неандерталец… целых 2 % неандертальца!

Данные, полученные из древней ДНК, многое рассказали нам об истории человечества и о том, каким образом человеческие популяции адаптировались к меняющейся окружающей среде. В некоторых случаях новые исследования просто подтвердили то, что уже было известно благодаря изучению современной ДНК, – например, тот факт, что наш вид имеет африканское происхождение; в других случаях они предоставили новые факты, порой противоречащие гипотезам, созданным при исследовании современной ДНК. Но самые неожиданные сюрпризы – открытия, которые более всего потрясли научное сообщество, – произошли благодаря изучению ДНК ныне исчезнувших форм человека: неандертальца и его азиатского родственника – денисовского человека.

Связи между нашим видом и неандертальцами – вымершим видом рода Homo, обитавшим в Европе, на Среднем Востоке и в Центральной Азии в период где-то между 230 000 и 40 000 лет назад – были предметом многочисленных исследований и споров, начиная с открытия этого вида в 1856 году в долине Неандерталь, недалеко от Дюссельдорфа в Германии. Наиболее распространенной была гипотеза, что их исчезновение, которое совпало с появлением современного человека в Европе, стало результатом физического, когнитивного и технологического превосходства Homo sapiens. В своих научных работах исследователи с удовлетворением отмечали, что представители вида Homo sapiens и неандертальцы сильно отличались друг от друга, что между ними не было почти ничего общего и, самое главное, что они не скрещивались между собой. Любой вывод, поддерживающий идею о существовании серьезных различий между двумя группами людей, принимался на ура – по идеологическим причинам.

Первое генетическое исследование неандертальцев, проведенное в 1987 году командой Сванте Паабо, который тогда еще работал в Мюнхене, было выполнено на небольшой последовательности митохондриальной ДНК и только подтвердило первоначальную гипотезу: ученые пришли к выводу, что неандертальский человек вымер, не оставив следа в генетическом материале современного человека. Аналогичным образом проведенное в 2004 году командой Лорана Экскофье из Бернского университета исследование, которое основывалось на изменчивости митохондриальной ДНК и на реалистичных моделях демографической истории первых европейцев, подтвердило, что люди современного типа и неандертальцы не метисировались и что даже если предположить, что их гибридизация происходила, то такие случаи «при худшем раскладе» составляли не более 0,01 %. А значит, можно не беспокоиться: не было никакого скрещивания!

Только в 2010 году был секвенирован первый целый геном, полученный из останков неандертальца. Результаты вызвали немалое удивление: он больше напоминал геном современных жителей Евразии, чем африканцев. Это стало первым доказательством, что около 50 000 или 60 000 лет назад произошел обмен генами между неандертальцами и предками людей родом не из Африки. Позднее были секвенированы другие образцы ДНК неандертальцев, причем три из них, с высоким уровнем покрытия генома, происходили из Алтайских гор на юге Сибири и из пещеры Виндия в Хорватии. Эти исследования только подтвердили, что сегодняшние жители Евразии имеют в геноме в среднем от 2 до 3 % генетического материала неандертальцев. Сравнение геномов неандертальцев с геномами современных людей позволило также приблизительно рассчитать дату разделения двух этих групп: от 550 000 до 765 000 лет назад.

Гибридизация вида Homo sapiens с вымершими видами людей: древняя интрогрессия

Объяснение этому может быть только одно: наши предки – предки людей как европейского, так и азиатского происхождения – скрещивались с неандертальцами. Это явление было названо древней интрогрессией[52], и его доказательство можно увидеть в наших геномах. Однако обмен генами между неандертальцами и современными людьми не ограничивается передачей генетического материала от первых к последним: исследование, опубликованное в 2020 году командой Сванте Паабо, установило, что Y-хромосома неандертальца, по всей вероятности, получена им от Homo sapiens где-то от 100 000 до 370 000 лет назад. Все эти наблюдения указывают, что гибридизация между современными людьми и неандертальцами определяла ход истории этих гомининов (видов рода Homo, из которых на сегодняшний день остался только сапиенс).

Но связь между нашими предками-сапиенсами и исчезнувшими группами человека не заканчивается на неандертальцах. В 2010 году анализ ДНК ископаемой фаланги пальца, найденной в Денисовой пещере в горах Алтая в Сибири, указал на существование другой, ранее неизвестной разновидности человека. Открытие основано всего лишь на частичке ископаемых останков. Это очень и очень мало: ни один палеоантрополог, каким бы талантливым он ни был, не смог бы определить вид существа, которому принадлежали эти ископаемые останки, на основании лишь крошечного кусочка пальца. И это тот случай, когда мы можем оценить могущество генетики: именно она позволила, при помощи секвенирования ДНК, идентифицировать ранее не известного науке древнего человека – его назвали денисовским. Предположительно денисовский человек жил в Азии от 50 000 до 110 000 лет назад. Анализ его генома показал, что денисовцы отделились от неандертальцев около 400 000–440 000 лет назад. Как и неандертальцы, денисовцы оставили свой след в наших геномах, и это еще раз доказывает гибридизацию наших предков с другими популяциями древних людей. В результате целой череды смешений, происходивших 45 000–30 000 лет назад, жители Евразии имеют в своих геномах менее 1 % генетического материала денисовского человека, в отличие от популяций, проживающих в Юго-Восточной Азии и Океании, особенно папуасов, у которых генетическое наследие денисовца достигает 3,5 %.

Все эти оценки древних интрогрессий – будь они связаны с неандертальцами или с денисовцами – являются средними цифрами, рассчитанными для генома современного человека в целом. Но отметим, что отдельные участки ДНК человека могут хранить до 64 % генетического наследия древних людей! Тем не менее существует постоянный отбор, удаляющий следы древней интрогрессии – главным образом в генах, кодирующих белки: вероятно, это объясняется ее губительным воздействием на современного человека. Идентификация участков генома, почти полностью лишенных древнего генетического наследия (их называют «пустынями» для древних генов), позволяет нам оценить те его свойства, которые повлияли на признаки современного человека.

К примеру, участок, лишенный генетического наследия неандертальца, был идентифицирован в непосредственной близости от белка Forkhead box P2 (FOXP2) – его мутации связывают с речевыми расстройствами. Аналогичным образом, ген AMY1, который кодирует амилазу – фермент, отвечающий за расщепление крахмала, – также находится в «пустыне», где отсутствует наследие неандертальцев. В отличие от современного человека – носителя множества копий гена AMY1 – неандертальский и денисовский человек обладали единственной копией этого гена; отсюда мы можем сделать вывод, что выработка в слюне современных людей амилазы, позволяющей им усваивать крахмал, стала для них огромным преимуществом. Помимо многочисленных и повсеместных свидетельств отрицательного отбора, приводящего к потере древних аллелей, современный человек в ходе гибридизации с древними людьми приобрел также и благоприятные аллели – это явление называется адаптивной интрогрессией, ниже мы рассмотрим его более подробно.

Итак, в нас продолжает жить частичка древнего человечества. Но эта часть не ограничивается лишь неандертальцами и денисовцами. Некоторые признаки указывают и на другие скрещивания: в их числе можно назвать обнаруженный у денисовцев приток генов некой «супердревней» группы, еще не идентифицированной; генетические следы восточных неандертальцев в геномах денисовцев; следы древних африканских людей, также еще не изученных, в геномах современных африканских популяций. Более того, исследование, проведенное в 2018 году командой Сванте Паабо на основании фрагмента кости из Денисовой пещеры, показало, что, вполне возможно, происходило и смешение между неандертальцами и денисовцами. Последовательность ДНК найденного образца раскрыла многие секреты: она указывает, что эта кость принадлежала девушке, умершей в возрасте около 13 лет, причем ее родителями были неандертальская мать и отец-денисовец. Следовательно, мы с полным основанием можем предполагать, что в случае, когда различные группы древних людей встречались между собой в эпоху плейстоцена, скрещивания между ними были вполне обычны.

Часть II

Завоевания и расселение

Кто мы? Выше мы познакомились с несколькими этапами нашего эволюционного развития. Но наша история только начинается. В этой части мы обратимся к знаниям о происхождении рода Homo, и особенно о распространении нашего вида, Homo sapiens, начиная с его колыбели – Африки – и заканчивая разными этапами заселения всех континентов Земли. Благодаря традиционным инструментам археологов и палеоантропологов, а также решающему (с недавнего времени) вкладу со стороны геномики мы способны более точно восстановить нашу историю и оказаться среди наших африканских предков, чтобы последовать по их стопам в их невероятных странствиях, сделавших из них европейцев, азиатов, американцев, жителей Океании – по мере того, как они заселяли всю планету. То есть первым ответом на вопрос «Кто мы?» будет: мы – завоеватели новых территорий.

В ходе завоеваний происходили также и встречи, и наши гены сохранили их следы. А значит, существует и другой ответ на вопрос «Кто мы?»: мы – метисы, гибриды, плоды отдаленного скрещивания. Вердикт геномики окончателен: мы как вид являемся продуктом более чем 200000-летней истории, вобравшей в себя около 100000 лет странствий и многочисленных встреч.

Мы представляем здесь обновленный научный взгляд, уточненный с помощью данных, полученных геномикой в последние десятилетия.

За прошедшие 30 лет генетика стала играть все более важную и, наконец, даже центральную роль в поисках корней Homo sapiens. Но прежде, чем сконцентрироваться на виде, следует рассмотреть более общий случай и изучить вопрос рода, исследовать корни рода Homo: в этом отношении генетика не дала (пока не дала!) нам ответа. Мы видели, что ветвь человека, давшая начало нашему виду, отделилась от других человекообразных обезьян около 6 миллионов лет назад. Чтобы понять, где обитали различные родственные нам виды (homininae или гоминины) в период после отделения от других и до появления вида Homo sapiens, нам нужно обратиться к археологии и палеоантропологии.

Ветвь человека и «большие обезьяны маленького роста»

Ископаемые останки с предельной ясностью рассказывают нам о географическом распространении наших предков: все виды гомининов, жившие в период от 7 до 2 миллионов лет назад, были обнаружены на африканском континенте. Первые останки, которые могли бы принадлежать ветви человека, нашли в Африке и датировали возрастом около 7 миллионов лет. Речь идет о черепе, получившем имя Тумай – «надежда на жизнь» на местном языке даза. Он был обнаружен в 2001 году в Чаде командой Мишеля Брюне из университета Пуатье. Эта находка привела к выявлению нового вида – чадский сахелантроп (Sahelanthropus tchadensis); за пределами Африки следов этого вида пока не встречалось. Несмотря на то что мозг Тумая размером с мозг шимпанзе, он обладает некоторыми чертами, связывающими его с линией гомининов: плоское лицо, крепление спинного мозга к черепу снизу, а не сзади[53] и промежуточная[54] толщина зубной эмали. После Тумая был найден (снова исключительно на территории Африки) целый ряд ископаемых останков, в числе которых оррорин (Orrorin tugenensis, известный как «Человек тысячелетия») возрастом около 5,9 миллиона лет, в Кении, ардипитек кадабба (Ardipithecus kadabba), в Эфиопии, живший от 5,3 до 5,8 миллиона лет назад, и ардипитек рамидус (Ardipithecus ramidus), найденный и в Кении, и в Эфиопии: его возраст составляет около 4,4 миллиона лет. Относить ли эти ископаемые останки к ветви человека – все еще спорный вопрос, так как их физические характеристики (морфология зубов, способ прикрепления спинного мозга или строение стоп) не выявляет их очевидной связи с гомининами.

Большинство ископаемых останков гоминин не старше 4,2 миллиона лет, которые жили до появления рода Homo, относятся к роду австралопитеков. Самым древним из известных видов этого рода является австралопитек анамский (Australopithecus anamensis), обнаруженный на озере Туркана и в других местах от Кении до Эфиопии: его возраст оценивается от 3,9 до 4,2 миллиона лет. Тем не менее, он не так известен, как еще один вид австралопитеков – афарский австралопитек (Australopithecus afarensis), бо́льшая часть останков которого (включая останки знаменитой Люси, жившей 3,2 миллиона лет назад и имевшей рост 1 метр 10 сантиметров) найдены в Восточной Африке и датируются возрастом около 3,9 и 2,9 миллиона лет. Были открыты и другие виды австралопитеков: африканский австралопитек (Australopithecus africanus, возраст от 2 до 2,9 миллиона лет), австралопитек гархи (Australopithecus garhi, возраст 2,5 миллиона лет), австралопитек седиба (Australopithecus sediba, возраст 1,9 миллиона лет). Все эти виды жили в Африке, к югу от Сахары. Филогенетические связи между различными видами австралопитеков остаются для нас неясными, но у них есть общие черты: небольшой объем мозга, скорее сближающий их с человекообразными обезьянами; их зубы близки по строению к зубам представителей рода Homo; передвигаются они в основном на двух ногах. Еще один род гомининов – парантроп – также жил в Африке от 2,7 до 1 миллиона лет назад. Он включает в себя три вида: эфиопский парантроп (Paranthropus aethiopicus), парантроп Бойса (Paranthropus boisei) и массивный парантроп (Paranthropus robustus). Несмотря на то что парантропы были, как и австралопитеки, современниками первых древних людей, они, по общепринятому мнению, образуют самостоятельную ветвь, независимую от рода Homo, который, вероятнее всего, произошел от одного из видов австралопитеков.

Человек: история длиной в два миллиона лет

Первым видом рода Homo является человек умелый (Homo habilis), который жил в Восточной Африке от 2,3 до 1,5 миллиона лет назад. Впервые его описали в 1964 году: характерными чертами человека умелого были более развитый мозг и способность изготавливать каменные орудия (поэтому его и назвали «умелым») – эти особенности и позволили отнести его к роду Homo. Тем не менее, отдельные морфологические характеристики человека умелого – такие, как рост, форма тела и мелкие зубы, – вызывали сомнения относительно его истинной принадлежности к роду Homo, так что некоторые антропологи в своей классификации помещают его в род австралопитеков. К тому же человек умелый жил в одно и то же время со многими видами австралопитеков и парантропов. Позднее – и опять-таки в Африке – нашли еще один вид рода Homo – человека работающего (Homo ergaster), жившего от 1,9 до 1 миллиона лет назад: благодаря его сходству с человеком прямоходящим (Homo erectus) его иногда называют африканским Homo erectus. Человек работающий использовал более совершенные каменные орудия, чем его предшественники, в том числе два таких знаковых орудия, как рубило и топор.

С появлением человека прямоходящего, или человека выпрямленного (Homo erectus), Африка теряет свою монополию в качестве места проживания представителей ветви человека. H. erectus – это первый вид рода Homo, найденный за пределами Африки. Главным образом он заселил обширные пространства Юго-Восточной Азии и Дальнего Востока, расселяясь от современного Китая до индонезийского острова Ява на протяжении долгого периода, от 1,8 миллиона до 100000 лет назад. Самым известным представителем эректуса является синантроп, или человек прямоходящий пекинский (Homo erectus pekinensis), живший 750000–700000 лет назад. В качестве его основных физических характеристик можно назвать мозг, по объему приближающийся к мозгу сапиенса, уплощенный череп, слабо выраженный рельеф носа и подбородка и характерный выступ на затылке – «шиньонообразный затылок». Недавнее исследование, опубликованное в 2020 году, показало, что последние эректусы вымерли всего 110000 лет назад на острове Ява(!), и это позволяет предположить, что они вполне могли встречаться с денисовцами.

Были найдены и другие виды рода Homo, существовавшие в различные периоды в самых разных регионах мира до появления первых сапиенсов. Особенно отметим человека гейдельбергского (Homo heidelbergensis), жившего в Африке и Европе от 600 000 до 300 000 лет назад, человека предшествующего (Homo antecessor), обнаруженного на севере Испании, где он жил в период от 1,25 миллиона до 800 000 лет назад, и человека флоресского (Homo floresiensis), известного также под прозвищем «хоббит» из-за его маленького роста (всего около 1 метра). Он был найден на индонезийском острове Флорес и жил от 60 000 до 100 000 лет назад. Назовем также уже упоминавшихся нами неандертальцев (Homo neanderthalensis) и денисовцев (Homo denisovensis), которые населяли территорию Евразии еще 40 000 лет назад, и, кроме того, найденного в Китае неподалеку от Харбина Homo longi (его еще называют «человек-дракон»): недавно был определен его возраст – 148 000 лет; возможно, он относится к ветви денисовцев, как считает палеоантрополог и профессор Коллеж де Франс Жан-Жак Юблен.

В поисках утраченной колыбели: появление человека разумного

Происхождение человека разумного (Homo sapiens), единственного дожившего до настоящей эпохи представителя рода Homo, – вопрос, вызвавший, вероятно, наибольшее количество споров среди ученых в своей области в течение последних сорока лет. Часто его называют «человеком современного типа» или просто «современным человеком» – это связано с анатомическими характеристиками, отличающими его от предшествующих видов рода Homo: в их числе постоянный бипедализм (передвижение на двух ногах), увеличенная черепная коробка и больший объем головного мозга, зубы меньшего размера, высокий свод черепа, развитый лоб, плоское лицо. Тем не менее различие между людьми современного типа и так называемыми «древними людьми» часто довольно размыто, потому что не существует ясного «эталона» вида Homo sapiens. Единственное, о чем можно сказать с уверенностью в отношении ископаемых останков сапиенса, – это о его географическом происхождении: человек разумный появился в Африке около 300 000 лет назад.

О чем рассказывают ископаемые останки: с момента появления и до выхода из Африки

Еще несколько лет назад первым бесспорным представителем Homo sapiens был Омо Кибиш, найденный в Эфиопии и живший около 195 000 лет назад. Однако недавно были обнаружены более древние образцы останков с очень близкими к сапиенсу физическими характеристиками. Речь идет, например, о человеке из Джебель-Ирхуда, открытом в Марокко Жан-Жаком Юбленом. Датирование определяет его возраст в 300 000 лет. Ранее датой появления на земле Homo sapiens считался период около 200 000 лет назад: новая находка отодвинула эту дату на целых 100 000 лет назад!

Кроме того, исследования последних лет, посвященные вопросу выхода Homo sapiens за пределы Африки, подготовили для нас и другие сюрпризы. Долгое время считалось, что современный человек впервые покинул Африку в период где-то от 120 000 до 90 000 лет назад: он занял территории Ближнего Востока, о чем свидетельствуют ископаемые останки, датированные этим периодом и найденные в Израиле, в пещерах Кафзех и Схул. Но в 2018 году ученые опубликовали результаты исследования верхней челюсти Homo sapiens, также обнаруженной в Израиле, в пещере Мислия. Эта челюсть является частью останков древнейшего из сапиенсов, обнаруженного за пределами Африки. Проведенный анализ позволил датировать возраст этого индивида приблизительно от 177 000 до 194 000 лет… а это значит, что период, когда Homo sapiens впервые покинул Африку, отодвигается в прошлое примерно на 70 000 лет назад. Тем не менее, все ископаемые останки Homo sapiens, которые были найдены до настоящего времени в других местах планеты, датируются возрастом не старше 60 000 лет.

Рассмотрев все эти данные в совокупности, можно заключить: миграции, связанные с первым выходом за пределы прежних мест обитания, не повлекли за собой постоянного заселения первыми людьми территорий вне Африки. Недавно обнаруженные древнейшие ископаемые останки отражают расширение ареала обитания сапиенса и указывают на Ближний Восток как на географический коридор, использованный для этого расширения. Но основной этап расселения человека по новым территориям наступит гораздо позже. Дальнейшие генетические исследования подтвердили, что вторая волна миграций началась в период от 80 000 до 60 000 лет назад: из Африки сапиенс отправляется на освоение, с одной стороны, Ближнего Востока, Европы и Восточной Азии и, с другой стороны, Южной Азии, до которой он добирается по побережью. Все же вопросы о численности, месте возникновения и миграционных путях первых людей, покинувших Африку, остаются пока открытыми и являются предметами многих научных споров.

Происхождение от одного или нескольких предков?

То, что Homo erectus вышел за пределы Африки, давно считается общепринятым фактом. А вот по поводу того, каким образом распространился по планете Homo sapiens, в научном сообществе было немало споров, особенно в конце прошлого века. На основе изучения ископаемых останков палеоантропологи предлагали различные модели, описывающие происхождение Homo sapiens от его предшественника Homo erectus и, главным образом, определяющие географический регион, где произошел этот переход (или переходы). В ходе жарких споров образовалось два противоположных лагеря. С одной стороны выступали защитники идеи моногенизма, по мнению которых у всех групп людей был один общий предок. Им противостояли приверженцы моделей полигенизма, считавшие, что различные человеческие популяции, населяющие на сегодняшний день планету, – человеческие расы, как тогда говорили, – развивались независимо и никак не могли происходить от общего предка; во всяком случае, это не мог быть недавний предок и уж тем более выходец из Африки!

В числе приверженцев полигенизма был влиятельный ученый Карлтон Кун, известный к тому же своими расистскими воззрениями; в начале 1960-х годов он предложил так называемую модель «канделябра»[55], согласно которой популяции, существующие сегодня на территории Африки, Европы, Азии и Океании, являются результатом отдельного и независимого от других процесса эволюции местного Homo erectus в Homo sapiens на каждом из континентов. Вполне ожидаемо Кун отстаивал мысль, что первыми из эректусов в сапиенсов эволюционировали европейцы, а последними – африканцы, которых в своей классификации он поместил среди популяций, самых близких к «примитивным» представителям рода Homo. На протяжении многих лет модель «канделябра» была широко распространена в сообществе антропологов, несмотря на то что она подразумевала мало соответствующую принципу максимальной экономии идею о параллельных и сходных между собой эволюционных процессах в ходе появления людей современного типа.

Чтобы сгладить некоторые шероховатости этой модели и уйти от расистской предвзятости Куна, другими антропологами была выдвинута промежуточная версия – мультирегиональная модель: не подвергая сомнению параллельную эволюцию от эректуса к сапиенсу в разных популяциях по всему миру, она предполагает, что между популяциями одного и того же континента существовал обмен генами; это объясняет наличие у них общих фенотипических признаков. Мультирегиональная модель связана главным образом с именем Милфорда Уолпофа, предложившего ее в 1984 году, хотя Франц Вейденрейх упомянул ее еще в 1947 году. Эта модель предполагала также существование преемственной связи на региональном уровне (в пределах каждого континента), – например, сегодняшние европейцы сохраняют непосредственную связь с древними жителями Европы – такими, как неандертальцы, – и тот же принцип работает для других популяций на других континентах.

В противоположность моделям полигенистов, теории моногенизма поддерживают идею, что переход от эректуса к сапиенсу произошел однократно, только на одном континенте. Именно в свете этой идеи в 1988 году антропологи Крис Стрингер и Питер Эндрюс предложили модель быстрого замещения (по-английски «Out-of-Africa» – «из Африки»), согласно которой все нынешние популяции Homo sapiens произошли от одной-единственной группы сапиенсов. Эта группа возникла в Африке, а затем покинула родную землю и полностью вытеснила другие популяции древних людей, живших на всех остальных континентах. В 1989 году Гюнтер Бройер предложил свой вариант этой модели: ассимиляционную модель. В ее основе лежала мысль, что в процессе расселения по миру, начиная с Африки, Homo sapiens не заменил собой все прочие виды древних людей, живших за пределами Африки, но, наоборот, смешался с ними.

Ограниченные возможности археологии и палеоантропологии

Несмотря на то что гипотезы нашего происхождения основываются на изучении ископаемых останков, найденных в разных точках планеты (а может быть, именно по этой причине), трудно отдать предпочтение какой-то одной из них – с точки зрения только археологии или только палеоантропологии: ведь речь идет о разной интерпретации одних и тех же фактов. Конечно, археологические исследования позволили уверенно описать распространение конкретных культур, но определить, было ли распространение той или иной культуры следствием физического перемещения людей или же перенятия идей, с помощью археологии довольно сложно. Что касается палеоантропологии, как мы убедились, она позволяет судить о перемещениях популяций, но ее возможности точно так же ограничены: раскопки проводили далеко не везде, ископаемые останки, как правило, фрагментарны, поэтому в полученных данных существуют пробелы и нет по-настоящему полной картины.

Зато исследования ДНК как современных популяций, так и древних позволяют напрямую реконструировать генеалогическое древо людей, точно воспроизвести миграции древних людей, гибридизацию между разными группами и их демографическую историю. Этот новый, необыкновенно мощный научный инструмент появился как раз вовремя, чтобы разрешить ряд вопросов, которые нельзя решить классическими методами.

Первые ответы были получены в конце 1980-х годов. Действительно, на основе каждой из вышеперечисленных моделей можно сделать предсказания о числе африканских предков современных популяций. У нас есть две полярные противоположности: модель «канделябра» утверждает, что за пределами Африки популяции сапиенсов не должны иметь африканских предков, тогда как модель быстрого замещения ожидает найти для всех популяций планеты на 100 % африканскую предковую группу. Что же касается промежуточных моделей, согласно им «основная часть» всех генов неафриканских популяций имеет либо местное происхождение, независимое на каждом континенте (мультирегиональная модель), либо «преимущественно» африканское происхождение с незначительными следами других видов – как, например, неандертальца в Европе (ассимиляционная модель). Теперь эти прогнозы можно проверить с помощью генетики. Именно таким образом генетика помогла пролить свет на тайну нашего происхождения и наконец отдать предпочтение какой-то одной из этих моделей на основе генетических исследований.

Человек разумный – африканец

Первые генетические данные о происхождении нашего вида были получены в 1987 году благодаря анализу одной маленькой митохондриальной ДНК (мтДНК), выполненному командой Аллана Вильсона из Калифорнийского университета в Беркли. Анализируя изменчивость митохондриальной ДНК в различных популяциях, Аллан Вильсон и его коллеги показали, что африканские популяции обладают большей – почти в два раза – изменчивостью, чем другие популяции по всему миру. Но самое главное – они установили, что предки этих других, неафриканских популяций родом из Африки. Это было первое генетическое доказательство модели быстрого замещения.

За последующее десятилетие, благодаря совершенствованию методов анализа мтДНК, было исследовано еще большее число популяций. Доказательства накапливались. Они подтверждали самые первые результаты: все человеческие популяции объединяет общее африканское происхождение. И, кроме того, если довериться гипотезе молекулярных часов, это происхождение достаточно недавнее. Согласно данной гипотезе, накопление мутаций происходит с постоянной скоростью, благодаря чему мы можем использовать «количество» генетической изменчивости для измерения времени. Таким образом, на основании изменчивости митохондриальной ДНК можно установить дату возникновения нашего вида в период от 150 000 до 200 000 лет назад.

Однако митохондриальная ДНК отражает лишь часть истории человека: ту, что связана с предками по материнской линии. И существует очень высокий шанс, что филогенетическое дерево, построенное при помощи только одного маркера – мтДНК – не будет показательным для представления полной истории нашего генома. А значит, чтобы произвести тщательную проверку различных моделей истории нашего вида, нужно обратиться к другим компонентам генома. Именно поэтому в 1990-е годы мы наблюдали рост числа исследований на основе анализа Y-хромосомы, наследуемой по отцовской линии. Однако результаты вновь подтвердили однократное и недавнее происхождение нашего вида на территории Африки. Тем не менее эти результаты опирались только на два генетических маркера: это ничтожно малый объем информации по сравнению с той историей, которую могут нам рассказать наши геномы, рассмотренные целиком… рассказать всеми своими 3 миллиардами пар оснований!

С наступлением XXI века, благодаря технологическому прогрессу в области геномики получили распространение полногеномные исследования. В 2000-е годы это были главным образом анализы на основе ДНК-микрочипов (по-английски «microarrays»). ДНК-микрочипы позволяют обнаружить во время всего одной реакции гибридизации наличие миллионов генетических вариантов – однонуклеотидных полиморфизмов, или SNP, о которых мы говорили в предыдущей главе. Данные исследований, использующих ДНК-микрочипы, – таких, как проекты «ХэпМэп» или «HGDP» («Проект разнообразия генома человека»), – уверенно подтвердили африканское происхождение нашего вида. Кроме того, эти данные пролили свет на генетические связи между человеческими популяциями и их генетическую структуру в масштабах континентов, а также частоту скрещиваний между различными группами.

ДНК-микрочипы позволяют изучать генетическую вариабельность человеческих популяций гораздо более точно, чем анализы мтДНК или Y-хромосомы. Но и они не дают полной картины. Поскольку ДНК-микрочипы выявляют лишь SNP у ограниченного числа индивидов нескольких популяций, они не могут создать общего и достоверного представления о генетическом разнообразии всех населяющих мир популяций, что необходимо, если мы хотим получить верную картину их демографической истории. Эти ограничения удалось преодолеть с появлением высокопроизводительного секвенирования, расходы на которое постепенно снижались. Благодаря новым методам мы смогли ответить на многочисленные вопросы о происхождении нашего вида, демографической истории человеческих популяций с точки зрения различий между ними, об изменениях размера популяций с течением времени (вызванных, например, эффектом бутылочного горлышка, эффектом основателя, гибридизацией популяций и т. д.) и уровне генетического обмена как между популяциями людей, так и между людьми и ныне вымершими гомининами.

На сегодняшний день наши знания о происхождении человека и о том, каким образом он расселялся по планете, основаны на геномных исследованиях, которые объединяют данные, полученные при изучении современных популяций (самый яркий тому пример – это проект «1 000 геномов»), а также при изучении древних гомининов – например, неандертальцев или денисовцев. Доступные на сегодня данные позволяют сделать однозначный вывод, что современный человек возник в Африке (к югу от Сахары) как минимум 200 000 лет назад. Следует отметить важную деталь: африканские популяции демонстрируют самый высокий уровень генетического разнообразия на планете. Более того, разнообразие неафриканских популяций уменьшается по мере их удаления от Африки. Эти факты подтверждают существование эффекта бутылочного горлышка и эффекта основателя, повлиявших на популяции в ходе миграций по планете, в соответствии с моделью «серийного эффекта основателя». Данные геномики современных популяций также ясно и однозначно свидетельствуют, что Homo sapiens, или человек разумный, – африканец.

Из Африки: когда сапиенс покинул африканский континент

Данные как археологических, так и генетических исследований показывают, что сапиенс прожил в Африке после своего возникновения там как минимум 100 000 лет, прежде чем решился ее покинуть. С точки зрения генетики и по общему мнению ученых, Homo sapiens начинает расселяться по миру в поисках мест постоянного проживания где-то от 40 000 до 80 000 лет назад и быстро осваивает Юго-Восточную Азию, Австралию, Европу и восток Азии. Затем люди добираются до более отдаленных территорий – таких, как обе Америки, – это происходит приблизительно от 15 000 до 35 000 лет назад, затем – до дальних островов Океании, где они обосновались относительно недавно, всего лишь от 1 000 до 4 000 лет назад. В следующих главах мы подробно рассмотрим, каким образом происходило заселение разных континентов.

Остается неясным один важный вопрос: когда и как первые сапиенсы вышли за пределы африканского континента? В 1994 году антропологи Марта Лар и Роберт Фоли выдвинули гипотезу, что в эпоху плейстоцена современные люди много раз оказывались вне Африки. Основываясь на ископаемых останках и археологических находках, они предположили, что первая успешная миграция за пределы Африки произошла около 50 000 лет назад. Люди двигались по южному побережью, покинув Восточную Африку, прошли вдоль южных берегов Азии и, наконец, достигли Австралии. Что по этому поводу говорит генетика? Полученные в 2000-х годах первые данные о митохондриальной ДНК и Y-хромосоме свидетельствовали скорее в пользу однократного выхода современного человека по берегу около 60 000 лет назад. Эта гипотеза подтвердилась с появлением ДНК-микрочипов. Тем не менее сторонники других версий не сдаются, и научные споры по этому поводу продолжаются. Недавние исследования, основанные на полногеномном секвенировании, показали, что все современные неафриканцы происходят от одной и той же популяции, покинувшей Африку минимум 60 000 лет назад. Конечно, геномы современных обитателей Папуа – Новой Гвинеи демонстрируют следы еще более древней утечки Homo sapiens из Африки, датирующейся периодом около 120 000 лет назад, но этот факт еще требует доказательств, к тому же совершенно очевидно, что он очень слабо повлиял на разнообразие большинства популяций, населяющих сегодняшнюю Евразию.

Древняя ДНК также предоставила нам ценные сведения относительно выхода нашего вида из Африки. Как мы увидели в предыдущей главе, в геномах всех индивидов неафриканского происхождения присутствует около 2 % генетического материала, унаследованного от неандертальцев, и это подразумевает, что гибридизация происходила в основном сразу после выхода из Африки – по всей вероятности, на Ближнем Востоке. Такое предположение совпадает с моделью однократного выхода человека из Африки. В целом, данные, полученные при изучении древней ДНК, позволили по-новому взглянуть на различные модели происхождения нашего вида. Так, на сегодняшний день наибольшую поддержку со стороны геномики получила ассимиляционная модель: согласно ей наш вид, зародившись в Африке, покинул ее, заселил остальную часть планеты и «почти полностью» вытеснил все население местных популяций древних людей, встреченных им на пути.

Долгая и богатая история африканского континента

Было бы совершенно некорректно и даже нелепо умалчивать об африканском этапе истории Homo sapiens, лишь упомянув этот континент как «место рождения» человечества. В действительности населяющие Африку популяции имели собственную, крайне сложную демографическую историю еще задолго до их распределения по остальной части земного шара. Мы сказали, что Африка характеризуется самым высоким уровнем генетической вариабельности людей на планете, но ее равным образом отличает большое языковое, культурное и фенотипическое разнообразие. В Африке говорят на более чем 2000 разных языков, что составляет третью часть всех языков мира. К тому же в африканских популяциях наблюдаются значительные различия в образе жизни людей, в том числе разные способы земледелия, скотоводства, охоты и собирательства. Кроме того, окружающая среда, где обитают эти популяции, крайне разнообразна: здесь можно встретить и самую большую пустыню в мире и второй по величине влажный тропический лес, а еще саванны, болота, высокогорья и так далее. Это и есть тот мир, в котором сформировался человек разумный.

Человек разумный рос в разных колыбелях?

Но прежде, чем говорить об истории африканских популяций как таковой, следует вернуться к вопросу происхождения Homo sapiens. Пусть даже сам факт происхождения человека из Африки является бесспорным, остается еще много вопросов. Например, где именно находится место или места нашего появления на этом обширном континенте? Так же, как и для объяснения происхождения человека в целом, были разработаны различные модели, описывающие возникновение нашего вида в пределах Африки и определяющие место его появления на свет: мультирегиональная африканская модель, модель уникального происхождения с вымиранием местных видов, модель уникального происхождения с выживанием местных видов и модель древнего африканского скрещивания. Взяв за основу любую из этих моделей, можно по-разному провести анализ морфологических, генетических и археологических данных и получить специфические оценки для каждой из них. Но у нас по-прежнему нет одного ясного и надежного ответа, который бы всех устроил. В то же время анализ данных разных научных дисциплин позволяет нам согласиться скорее с мультирегиональной моделью и предполагать, что у Homo sapiens нет определенного места происхождения на территории Африки и сапиенс мог эволюционировать в разных местах континента из предковых форм, которые гибридизировались как между собой, так и с древними людьми…

Первобытные гибридизации

За последние годы генетические исследования предоставляли нам все больше и больше фактических доказательств в пользу той идеи, что современные геномы африканских популяций несут в себе следы давней метисации с древними людьми – так же, как и у жителей Евразии. В противоположность принятому долгое время мнению, следы неандертальской интрогрессии были обнаружены и у некоторых популяций на африканских территориях южнее Сахары: они свидетельствуют о недавнем скрещивании этих популяций с жителями Евразии, которые, в свою очередь, имеют неандертальских предков.

Что еще более удивительно, различные исследования выявили у современных африканских популяций наличие генетического материала, унаследованного от другого гоминина. Эта ДНК не принадлежит ни неандертальцам, ни денисовцам, а значит, она происходит от другого ныне вымершего древнего человека, неизвестного палеоантропологам. Уровень древней интрогрессии был оценен от 2 % до 8 %, в зависимости от конкретной популяции и использованного метода, хотя насколько часто происходила гибридизация с неизвестным гоминином – по-прежнему предмет споров. Так или иначе, эти наблюдения подчеркивают значимость геномного подхода. Несмотря на отсутствие археологических или палеоантропологических свидетельств, – особенно в Африке, где условия окружающей среды не благоприятствуют хорошей сохранности ископаемых останков – геномный подход позволил «воскресить» древние, ныне исчезнувшие виды. В настоящее время проводится множество исследований, с помощью которых ученые пытаются разрешить этот сложный и злободневный вопрос…

Геномная история охотников-собирателей

Помимо всего прочего, геномные исследования, анализ ДНК современных популяций и древних людей, очень много поведали нам об истории народов Африки. Одно из самых удивительных наблюдений связано с очень давними временами, когда произошло отделение некоторых групп охотников-собирателей от остальных популяций. Навыки земледелия распространились в Африке вместе с так называемыми миграциями банту, о которых будет идти речь дальше. И лишь несколько популяций остались верны прежнему образу жизни, основанному на охоте и собирательстве. Особенно стоит отметить охотников-собирателей экваториальных лесов Африки (их еще называют пигмеями: иногда для удобства мы будем пользоваться этим термином, несмотря на его некоторый пренебрежительный оттенок – который мы, сразу подчеркнем, не приемлем), а также популяции койсан, населяющие Южную Африку, и восточноафриканские популяции хадза и сандаве. Самое древнее из известных нам эволюционных расхождений – среди всех групп людей, когда-либо живших на Земле, – это отделение популяций койсан от всех прочих. По недавним оценкам, с учетом новых данных о частоте мутаций, это произошло от 260 000 до 350 000 лет назад! Такой невероятно древний период предполагает, что отделение предков койсанских народов, населяющих Южную Африку, случилось вскоре после появления Homo sapiens как такового. Второе самое древнее отделение – это отделение охотников-собирателей тропических лесов: его давность оценивается приблизительно в 135 000 лет, но эта датировка неточная, на самом деле они могли отделиться тогда же, когда и койсанские народы.

На помощь вновь приходит генетика, которая позволила восстановить ареал, где обитали охотники-собиратели. С помощью ряда методик были выявлены генетические связи между койсанскими народами Южной Африки, охотниками и собирателями, и народами хадза и сандаве, населяющими Восточную Африку. Эти наблюдения привели к выводу, что до грандиозных демографических изменений, связанных с переходом к земледелию, территория, занимаемая охотниками-собирателями (их представителями сегодня являются койсанские народы) была гораздо обширнее и простиралась до Восточной Африки. Эта гипотеза также подкрепляется лингвистическими данными: языки койсанских народов и некоторых популяций Восточной Африки объединяет одна важная общая черта – наличие щелкающих согласных.

Возникновение земледелия и распространение языков банту

Возьмем ли мы охотников-собирателей тропических лесов, народы койсан или хадза и сандаве – в любом случае эти популяции в современном виде представляют собой лишь остатки народов, сохранившие свой образ жизни после двух главных культурных событий в истории Африки: распространения языков банту и возникновения земледелия. На основе лингвистических и археологических исследований мы знаем, что в период от 4000 до 5 000 лет назад народы, говорящие на языках банту, – которые до этого времени занимались охотой и собирательством на землях между современными Камеруном и Нигерией, – начали осваивать навыки ведения сельского хозяйства. Их язык и образ жизни, основанный на земледелии, оседлости и обработке железа, постепенно распространились по всей территории Африки к югу от Сахары. На сегодняшний день большинство популяций этой части Африки, хоть они и разбросаны на пространстве площадью в 500 000 квадратных километров, говорят на одном из 500 языков, принадлежащих группе банту.

Археологические находки указывают, что земледельческие навыки в ходе долгого, длившегося не одну тысячу лет путешествия распространились на огромные расстояния. Но вплоть до недавнего времени оставался неясным один вопрос. И правда, трудно только на основе археологических данных определить, что́ именно распространяется: исключительно культурные навыки, связанные с земледелием (тогда мы говорим о культурной диффузии), или же сами популяции, занимавшиеся земледелием и затем мигрировавшие (демическая диффузия)? Генетические исследования предлагают нам уникальную возможность для изучения демографических эффектов перехода к земледелию путем сравнения генетической изменчивости в популяциях земледельцев и охотников-собирателей. И вот каков вердикт: как первые исследования, основанные на анализе митохондриальной ДНК и Y-хромосомы, так и недавние исследования на базе целого генома, – все они указывают на большое генетическое сходство групп, говорящих на языках банту, даже если географически они живут далеко друг от друга, по сравнению с популяциями, говорящими на языках из других языковых семей. Генетические данные подтверждают модель демической диффузии языков банту и земледелия, и таким образом распространение народов банту является самым большим популяционным движением в истории Африки.

Несмотря на то что сам факт миграции народов банту не вызывал сомнений, вопрос миграционных путей, которыми передвигались эти народы, оставался открытым. Первая теория, получившая название «early split», или «раннее разделение», утверждала, что миграционное движение разделилось на две части с самого начала, когда народы банту только покинули свою «колыбель» – территорию между нынешними Камеруном и Нигерией – и направились на юг и восток. С этой теорией конкурирует другая, называемая «late split», или «позднее разделение», согласно которой эти народы вначале пересекли экваториальный лес – на территории современного Габона – и лишь затем разделились на два миграционных потока. Один взял курс на юг, другой – в сторону Восточной Африки. Похоже, что разрешить этот спор удалось – снова благодаря генетике. Действительно, совсем недавние исследования – в том числе под руководством Этьена Патэна (Институт Пастера и Национальный центр научных исследований[56]) – свидетельствуют о том, что говорящие на языках банту популяции на юге и на востоке Африки генетически ближе к популяциям южной, а не северной части пояса экваториальных лесов. Таким образом, эти данные очевидно выступают в пользу теории «late split»: народы банту сначала пересекли экваториальный лес и отправились в направлении Восточной и Южной Африки, где встретились с коренными народами этих регионов.

Диффузия навыков скотоводства: археология и геномика

Перемещения популяций, связанные с новым образом жизни и способом пропитания, не ограничиваются только народами банту или культурной диффузией навыков земледелия и обработки железа. Археологические данные также позволяют нам предположить возникновение в Южной Африке скотоводства, и особенно – овцеводства. Практика разведения скота приходит из Восточной Африки, появляясь на территориях современных Замбии и Зимбабве около 2000 лет назад. Однако, как и в случае распространения земледельческих навыков и языков банту, археологические находки не могут подсказать, связано ли пастбищное скотоводство с демической диффузией – перемещением популяций, занимающихся выпасом скота – или же с диффузией самого этого навыка. Были проведены генетические исследования как современных популяций, так и древних останков народов кой-коин[57] (скотоводов) и сан[58] (охотников-собирателей) из Южной Африки: они выявили у всех койсанских групп наличие смешанной восточноафриканской/евразийской генетической составляющей. Интересно отметить, что эта составляющая особенно часто – в 23 % – 30 % случаев – встречается у скотоводов нама – одной из групп народов кой-коин; период гибридизации с их участием был датирован сроком около 1300 лет назад. Заключительные выводы этих исследований: навыки скотоводства попали в Южную Африку вместе с миграцией группы выходцев из Восточной Африки, которые впоследствии примкнули к местным группам южноафриканских охотников-собирателей, и в результате появились предки нынешних скотоводов кой-коин. Факты смешения групп земледельцев или скотоводов, мигрирующих в различные регионы Африки, с группами местных охотников-собирателей были очень многочисленными, и мы посвятим этой теме отдельную главу.

Метисация в Восточной Африке

Наиболее богатой и разносторонней с демографической, языковой и культурной точек зрения является Восточная Африка. Возникновение земледелия на африканском континенте не связано исключительно с распространением народов банту, потому что, по всей видимости, навыки ведения сельского хозяйства в Восточной Африке развивались независимо, появившись около 7000 лет назад в регионе Сахара/Сахель[59] и на высокогорных плато на территории современной Эфиопии от 7000 до 4000 лет назад. Сегодня земледельческие народы Восточной Африки говорят на афразийских и нило-сахарских языках, а их образ жизни, прежде построенный вокруг охоты и собирательства, почти полностью сменился иными видами ведения хозяйства – как и в других регионах Африки. Более того, данные генетики указывают, что восточноафриканские популяции особенно часто гибридизировались с популяциями самого разного происхождения. По сути, генетика говорит, что этот регион находился под сильным влиянием различных миграций. В ходе одной из них, которая получила название «back-to-Africa» («назад в Африку»), популяции родом из земель Леванта в течение последних 3000 лет принесли с собой в Восточную Африку генетический материал евразийского происхождения, тогда как миграции земледельцев из западной части Центральной Африки за минувшие 2500 лет обеспечили этому региону ДНК банту.

Очень небольшое количество популяций сохранили автохтонный[60] генетический пул Восточной Африки в том же самом виде, каким он был до прибытия миграционных потоков из Евразии или до распространения на восток народов банту. Популяции нилотских скотоводов Южного Судана (такие как динка, нуэр и шиллук) или охотники-собиратели хадза в Танзании представляют собой именно этот случай. Кроме того, данные генетических исследований свидетельствуют о наличии двустороннего, с запада на восток и с востока на запад, культурного и генетического обмена между группами кочевых скотоводов на всем пространстве пояса Сахель – коридора между экваториальным лесом на юге и пустыней Сахара на севере. Тем не менее, в генетических исследованиях народов Восточной Африки остается довольно много пробелов, и анализ большего числа образцов генетического материала популяций этого региона помог бы нам лучше понять всю многогранность этой ключевой для истории человечества территории.

Северная Африка – на перекрестке миграций

Большинство генетических исследований проводились среди населения африканских территорий, расположенных к югу от Сахары. Северная же Африка изучена крайне мало: и тем не менее это регион с богатой, сложной и увлекательной историей. Проживая в таком стратегически важном месте, североафриканские популяции пропустили через себя множество миграционных потоков. Здесь встречаются три континента: на юге территория ограничена Сахарой, которая служит естественным барьером от остальной части африканского континента; на севере простирается Средиземное море, облегчившее путь в Африку мореходам из Европы; и, наконец, Северная Африка связана с Ближним Востоком через Синайский и Аравийский полуострова, где происходили миграции по суше. Кроме того, представители североафриканских популяций говорят на двух языках афразийской семьи: арабском (принесенным в этот регион с Ближнего Востока вместе с распространением ислама) и берберском, объединяющем в себе целую группу различных языков и диалектов. Прибавим к этому, что заселение человеком Северной Африки датируется периодом минимум от 130 000 до 190 000 лет – не считая присутствия на территории сегодняшнего Марокко человека из Джебель-Ирхуда, близкого по своим характеристикам к человеку современного типа и жившего около 300 000 лет назад. С помощью генетических исследований – среди которых отметим работы Дэвида Комаса из университета Помпеу Фабра в Барселоне – удалось выяснить несколько важных фактов. Прежде всего, были обнаружены следы множества гибридизаций у современных североафриканских популяций. Как оказалось, в пределах этих популяций индивиды родом с одной и той же территории делятся на различные генетические группы – при этом нельзя создать какой-то ясной классификации по их демографической, этнической или географической принадлежности. Данные генетических исследований современных популяций в сочетании с анализом древней ДНК показывают, что гены большинства североафриканских популяций оказались под сильным влиянием двух генетических составляющих – ближневосточной, полученной благодаря миграциям арабов, которые оставили заметный след на востоке Северной Африки, и магрибской, представляющей собой автохтонное генетическое наследие региона и имеющей высокую встречаемость на западе Северной Африки.

Несколько меньшим оказалось обнаруженное с помощью тех же методов более позднее генетическое влияние на популяции Северной Африки, особенно в западной ее части, миграций из районов к югу от Сахары. Ученые связали это с потоком рабов, доставляемых в Северную Африку во времена античного Рима. Кроме того, были найдены также следы метисации с европейскими популяциями. Что касается берберов, считающихся автохтонными народами этого региона, то они по генетическим данным оказались крайне разнородной группой. Берберы, в свою очередь, тоже прошли через важный период гибридизаций – их интенсивность очень отличалась у разных популяций, – особенно вследствие арабизации Северной Африки, что повлекло за собой значительное «разбавление» их общего генетического фонда.

Европа смешанная и перемешанная

Если и существует часть света, изученная вдоль и поперек (генетика здесь не является исключением), то это именно Европа. Археологи, палеоантропологи и генетики исследовали историю человеческих популяций в Европе гораздо более детально и подробно, чем на любом другом континенте. Согласно археологическим данным, первые люди современного типа появляются в Европе приблизительно от 42 000 до 45 000 лет назад. В этот период, по всей вероятности, они активно скрещивались с неандертальцами. Совершенно очевидно, что от этих первых европейских популяций в геноме современных людей осталось совсем немного. Изучен геном самого раннего современного человека в Европе – индивида Oase 1, найденного на территории сегодняшней Румынии. Его возраст составляет от 37 600 до 41 600 лет, а среди его прямых предков в предыдущих 4–6 поколениях был неандерталец.

Четыре основных этапа заселения

Анализируя данные разных областей знаний, полученные при исследованиях миграций, можно разделить историю Европы на четыре основных этапа. Первый этап соответствует первоначальной колонизации континента, начавшейся со стороны Ближнего Востока около 45 000 лет назад. Второй этап связан с повторной колонизацией Европы вслед за последним оледенением (приблизительно от 26000 до 15000 лет назад), которое вызвало сильное сокращение населения. Люди мигрировали на юг, где климатические условия были гораздо благоприятнее – например, во франко-кантабрийском регионе, расположенном между современными Францией и Испанией, или на берегах Черного моря. По окончании ледникового периода популяции охотников-собирателей стали покидать эти пристанища и распространились по территории всей Европы. Третий этап стал следствием появления в Европе культуры земледелия. По сути, уже около 11000 лет назад на многих территориях Плодородного полумесяца[61] начал развиваться новый образ жизни, характерный для эпохи неолита, – основанный на оседлости, скотоводстве и земледелии. Начиная с этого региона – вероятнее всего, с территории Малой Азии, или Анатолии – культура ведения сельского хозяйства стала распространяться по всей Европе, и в период от 8 000 до 6 000 лет назад достигла Пиренейского полуострова, Скандинавии и Британских островов. И, наконец, последнее большое перемещение популяций, оставившее глубокий след в истории Европы, связано с миграциями с востока в конце эпохи неолита и начале бронзового века. Считается, что это были миграции кочевых скотоводов, относившихся к ямной культуре[62], из понто-каспийских степей. Около 4 500 лет назад они переместились в Европу, где благодаря им распространились индоевропейские языки, на которых сегодня говорят в Европе (этот вопрос пока остается спорным).

Кроме этого, многие вопросы долгое время оставались без ответа, а некоторые до сих пор активно изучаются. Какой вклад внесла каждая из этих миграций в нынешнее генетическое наследие европейцев? Были ли области, где влияние миграционных движений сказалось сильнее, чем в других? Является ли появление в Европе сельского хозяйства результатом передачи культурных навыков или же перемещения самих популяций? Как мы уже видели в предыдущей главе, теперь мы можем искать подтверждение разных гипотез, анализируя генетическую вариабельность современных популяций. Что открывают нам эти исследования? На основании анализа так называемых «классических» маркеров, а также Y-хромосомы ученые прежде всего отметили постепенное изменение встречаемости различных вариантов в направлении с юго-востока на северо-запад. Вначале это явление было интерпретировано как подтверждение модели демической диффузии земледелия в течение периода неолита – в частности, этой позиции долгое время придерживалась школа Луки Кавалли-Сфорца. Однако стоит отметить, что перемещения популяций в том же направлении, происходившие в другие периоды, вполне могли оставить сходные генетические следы; кроме того, исследования на компьютерных моделях показывают, что подобные градиенты встречаемости могут также наблюдаться даже при отсутствии всякой миграции.

Тройная гибридизация

И все же земледелие попало в Европу благодаря демической или культурной диффузии? Окончательную точку в этом споре поставила древняя ДНК. За последнее десятилетие появилось много новых исследований древней ДНК из Европы. Эти исследования показали, что нынешние европейские популяции являются результатом интенсивного скрещивания трех генетических составляющих, которые относятся к разным линиям предков: среди них охотники-собиратели Западной Европы эпохи мезолита; народы, занимавшиеся сельским хозяйством и пришедшие из Малой Азии в эпоху неолита; а также представители ямной культуры, мигрировавшие из степей Центральной Азии. Пропорции этих составляющих сильно варьируют в зависимости от изучаемого географического региона. Так, анализы ДНК, относящейся к разным эпохам (от мезолита до наших дней), показывают, что генетическая составляющая «охотники-собиратели» стала сильно уменьшаться с появлением сельскохозяйственных народов из Леванта и ассимиляцией местных охотников-собирателей около 8500 лет назад. Эти результаты являются наглядным доказательством того, что новый образ жизни распространился по Европе скорее благодаря миграциям людей, как это и предсказывал Кавалли-Сфорца, чем передаче навыков. Кроме того, по всей вероятности, образ жизни в период неолита также повлиял на увеличение размера популяций, как показывают оценки эффективного размера популяций, полученные с помощью геномики.

А еще генетика позволила нам установить, что народы, мигрировавшие в Европу из Малой Азии в период неолита, не вытеснили полностью популяции охотников-собирателей. Около 4500 лет назад почти все европейские популяции были уже гибридными, то есть носителями двух генетических составляющих: от 10 % до 25 % генетического материала они получили от охотников-собирателей Западной Европы. Сегодня составляющая «охотники-собиратели» остается самой незначительной. Наиболее высокая ее встречаемость наблюдается у популяций на севере Европы. Что касается генетической составляющей, восходящей к земледельцам с Ближнего Востока, то самая высокая ее встречаемость обнаружена в популяциях Южной Европы, например, у жителей Сардинии, а самая низкая – среди популяций севера Европы.

Наконец, благодаря древней ДНК ученые смогли описать мощное воздействие на генетическое наследие европейцев, которое оказывали миграции из степей Центральной Азии представителей ямной культуры на протяжении бронзового века. Сами эти скотоводы с востока происходили от различных групп охотников-собирателей в Восточной Европе и на Кавказе. Геномные исследования указывают, что «степная» составляющая уже присутствовала в Южной Европе 6000 лет назад, в Северной Европе 5000 лет назад, а в Центральной Европе – около 4500 лет назад. Сегодня генетические следы степных предков встречаются у европейцев Центральной и Северной Европы, но редко наблюдаются у южноевропейских популяций.

Карта географическая и карта генетическая

Таким образом, на протяжении последних 10 000 лет Европа являлась ареной для различных миграционных процессов, за которыми последовала интенсивная метисация. Благодаря этому сегодняшние европейцы представляют собой популяции с крайне высоким уровнем гибридности, они – носители генетического материала, заимствованного у разных групп мигрантов, и среди этого материала необходимо отметить… неандертальскую составляющую! Все эти процессы привели к тому распределению генетической изменчивости, которое мы наблюдаем у современных европейцев и которое соответствует модели «изоляции расстоянием»: генетическое родство коррелирует с географическим расстоянием между популяциями, то есть чем ближе проживают популяции, тем больше между ними сходства с точки зрения генетики. Другими словами, современное европейское генетическое разнообразие неразрывно связано с географией: градиент этого разнообразия снижается по мере движения на север.

В одном своем исследовании 2008 года Джон Новембре[63], в ту пору работавший в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе, использовал генетические методы и показал возможность предсказать географическое происхождение человека с точностью от 500 до 800 километров. Корреляция между генетическим и географическим разнообразием в Европе такова, что ее можно обнаружить даже на уровне совсем небольших географических зон – таких, как Швейцария, Финляндия, Исландия или Великобритания.

Из Англии во Францию: границы, скрещивание и изоляция в Европе

Эта ярко выраженная связка географии и генетики в сегодняшних европейских популяциях позволяет, помимо прочего, восстановить историю миграционного прошлого того или иного региона или страны. Например, опубликованные в 2015 году в журнале Nature результаты исследования геномов более 2 000 жителей Великобритании показали, что генетический вклад миграций англосаксов в нынешние популяции юго-востока Англии составляет менее 50 %. В этом исследовании была также сформулирована гипотеза о перемещении популяций из континентальной Европы в Юго-Восточную Англию в период конца мезолита – начала римских завоеваний и выдвинуто предположение, что в несаксонских областях Великобритании обитают скорее генетически различающиеся группы населения, а не единая популяция с кельтскими корнями.

Исследования, посвященные генетическому разнообразию человека, долгое время обходили стороной Францию, но, наконец, дошло дело и до нее. В 2020 году команда Кристиана Дина из Нантского университета проанализировала генетические профили более 2100 французов из разных регионов страны. Выяснилось, что французское генетическое разнообразие также соответствует модели изоляции расстоянием. Были обнаружены различные генетические составляющие, причем их доля сильно зависит от географических барьеров. Например, существует четкое разделение с точки зрения генетики между популяциями севера и юга Франции: линия «генетического разрыва» проходит вдоль реки Луары, которая в течение долгого времени была политической и культурной границей, разделявшей королевства или графства севера и юга страны. Таким же образом, но в несколько меньшей степени реки Гаронна и Адур играли важную роль естественного барьера, мешающего гибридизации популяций. В целом, регионы, демонстрирующие самый высокий уровень генетической вариабельности, – Аквитания и Бретань. Это согласуется с культурной и политической историей данных областей, которая привела к более выраженной изоляции проживающих на их территории популяций. Все же необходимо подчеркнуть, что даже если кажется, что исторические, культурные и политические границы сформировали генетическую структуру современной Франции, то ее историческое население остается, тем не менее, – во всяком случае, с точки зрения генетики – достаточно однородным.

Уровень генетических различий между популяциями всегда представляет собой условную оценку, которая зависит прежде всего от масштаба рассматриваемых явлений. Конечно, популяции Аквитании и Бретани наиболее «дифференцированы» – то есть разнообразны генетически – по сравнению с населением других французских регионов, но значение этих отличий нужно рассматривать более широко: если взглянуть на них в соответствующем контексте, они окажутся лишь небольшими нюансами. Одной из целей популяционных генетиков как раз и является поиск этих различий и оценка их значимости – для того, чтобы использовать их при реконструкции истории народа или географического региона. Используя верные средства и нужный уровень точности, можно при желании увидеть различия даже между Монпелье и Тулузой[64]! Но и в этом случае речь не идет о четкой определенности, вроде той, что бывает у бухгалтера или нотариуса, так как ни одно различие не является значимым само по себе: все зависит от масштаба, в котором оно рассматривается, и от научного интереса к тому или иному вопросу.

Рассуждая таким же образом о разнообразии населения Европы, можно заметить, что некоторые популяции выбиваются из общего ряда. По сути, наблюдается немало значительных отклонений от общей модели изоляции расстоянием. Показательными примерами оказались финны, сардинцы, баски или евреи-ашкенази: их демографическая, географическая или культурная история привела к гораздо более значительной генетической дифференциации по сравнению с другими популяциями. Отсутствие у некоторых популяций больших генетических отличий от соседей может также быть знаменательным фактом. Например, венгры, хоть и говорят на языке из финно-угорской группы, генетически близки со своими географическими соседями, говорящими на индоевропейских языках. Это наблюдение демонстрирует случай языкового замещения, которое не повлекло за собой генетического замещения. Подобное явление называется «доминированием элиты»: небольшое число индивидов, часто пришедших издалека, вводят в употребление новый язык, но не смешиваются с местным населением.

Множество «Азий»: территория контрастов и встреч

Азия таит в себе богатейшее культурное и языковое разнообразие; к сожалению, генетическая структура популяций на пространстве этой части света остается одной из наименее изученных. К тому же на ее территории находится столько географических барьеров, столько совершенно разных культур и такой диапазон климатических и других условий окружающей среды, что трудно коротко изложить историю заселения Азии. По сути, ее заселение состоит из множества независимых эпизодов, сложных и очень отличающихся друг от друга. Поначалу генетические исследования говорили в пользу единственной миграции по южному побережью Азии около 60 000–70 000 лет назад: предполагалось, что тогда началось заселение Юго-Восточной и Восточной Азии, за которым последовали миграции на север, в обход Тибетского нагорья. Тем не менее, ученые обнаружили, что популяции папуасского происхождения являются носителями характерных паттернов – размером примерно 2 % генома, – соответствующих первому выходу из Африки через Ближний Восток около 120 000 лет назад. Этот выход, как мы уже видели, оказался неудачным и внес очень незначительный вклад в генетическое разнообразие современных популяций за пределами Африки. Что касается прибрежной миграции, то она проходила вдоль берегов Аравийского полуострова, омываемых Персидским заливом, и вдоль берегов Индии, и очень быстро, около 58 000 лет назад, достигла территорий Юго-Восточной Азии и Сахула (так называется древний материк, частями которого, разделенными водой к периоду 10 000 лет назад, являются Австралия, Тасмания и Новая Гвинея[65]). Исследования популяций Юго-Восточной и Восточной Азии выявили сильную корреляцию между генетическим разнообразием и географической широтой: это было интерпретировано как результат серийного эффекта основателя, поскольку человеческие популяции переместились с юго-востока ближе к северу Азии.

Предки жителей Евразии разошлись с популяциями Юго-Восточной Азии и Сахула около 57 000 лет назад, а затем еще раз, около 42 000 лет назад, и дали начало двум линиям: западным (европейцы) и восточным евразийцам. То есть генетические данные говорят в пользу единственного «успешного» выхода из Африки в Евразию – единого миграционного потока, который затем разделился на две большие волны колонизации Азии: одна отправилась на юг, а другая – на север.

История популяций континентальной Азии с культурной, географической, лингвистической и археологической точек зрения может быть представлена в виде множества «Азий», довольно сильно отличающихся общностей и генетических групп. Несмотря на малое число глобальных исследований популяций, населяющих сегодня Азию, генетические данные указывают, что азиатские популяции можно разделить на несколько крупных генетических групп, которые соответствуют языковым семьям своего региона: в их числе алтайские и сино-тибетские/тай-кадайские языки, языки хмонг-мьен, австроазиатские, индоевропейские и австронезийские языки.

Есть и исключения: они касаются генетических составляющих, которые соответствуют изолированным популяциям или популяциям с особой демографической историей, как в случае млабри из Таиланда и Лаоса – группы кочевых охотников-собирателей, сейчас едва ли насчитывающей 200 человек; или негритосов (от испанского «маленькие негры») с Филиппин, из Малайзии или Индии – темнокожих и низкорослых. По результатам недавнего секвенирования геномов более 1700 индивидов из 219 популяций Азии установлено, что разные группы, объединенные в классификации под общим названием «негритосы», на самом деле генетически ближе к своим географическим соседям, находящимся на Филиппинах, в Малайзии или Индии, чем к негритосам из других мест. Это позволяет сделать вывод, что характерные для них фенотипические черты – такие, как темная кожа или низкий рост – являются скорее результатом адаптации к окружающей среде и к образу жизни, чем показателем общего происхождения.

Что об истории Азии поведали гены

Как и в случае истории Европы, многочисленные работы по геномике, связанные с изучением ископаемых останков, рассказали нам о заселении Азии и об отношениях между популяциями, проживающими здесь. Например, секвенирование генома человека, умершего 24 000 лет назад на территории стоянки Мальта́[66] недалеко от озера Байкал на юге Сибири, выявило его необыкновенное генетическое сходство с популяциями на западе Евразии и с американскими индейцами – гораздо большее, чем с нынешними восточными азиатами или сибиряками: так выяснилось, что генетический пул древних европейцев простирается до Северной Азии. Сегодня мы встречаем генетический материал древнего населения окрестностей Мальты объемом 10–20 % у европейцев и 30–40 % у американских индейцев. Дальнейшие исследования показали, что около 15 000 лет назад мальтинцы разделились на две большие группы: европейские охотники-собиратели на западе и североазиатские популяции на востоке. А значит, у населения Северной Азии наблюдается генетическая непрерывность от периода верхнего палеолита и вплоть до бронзового века, то есть до пятого тысячелетия до н. э.

Эффект миграции: вытеснение против генетической непрерывности

Начиная с бронзового века, миграции и метисации в Центральной Азии и в Сибири постепенно приводили к замещению, а затем и полному исчезновению этой древней североазиатской популяции, в итоге вытесненной пришедшими с запада мигрантами. На этот процесс, вероятно, также повлияли миграции представителей ямной культуры со стороны Европы и миграции с востока – например, связанные с неолитическими культурами Азии. Таким образом, популяции, к которым принадлежали мальтинцы и усть-ишимский человек – также найденный в Сибири и датированный возрастом 45 000 лет – оставили мало генетических следов в современном населении Евразии. Эти факты подчеркивают важность замещения популяций в истории человечества.

Но стоит отметить, что существуют и противоположные замещению случаи – случаи генетической непрерывности. Известны группы древних индивидов, которые внесли заметный вклад в нынешнее генетическое разнообразие человеческих популяций. Один из таких примеров – человек из пещеры Тяньянь в Китае. Его возраст составляет 40 000 лет, геном был секвенирован в 2017 году. С точки зрения генетического наследия этот человек гораздо ближе к жителям Восточной и Юго-Восточной Азии, чем к европейцам – как древним, так и современным, – и это иллюстрирует генетическую непрерывность в Восточной Азии на протяжении последних 40 000 лет. Другой любопытный факт: геном тяньяньского человека близок к некоторым популяциям индейцев Южной Америки, и это позволяет предположить, что колонизация Америки связана с различными прародительскими популяциями, происходившими из Азии и на тот момент уже дифференцированными. В отличие от Европы, где подобные случаи редки, в Азии встречаются и другие примеры генетической непрерывности, сохранившейся до наших дней. Об этом свидетельствует результат секвенирования геномов индивидов, живших на территории Тибета, Северной Кореи и Японии в период от 1000 до 7000 лет назад: выяснилось, что эти индивиды генетически очень близки с популяциями, населяющими эти регионы сегодня.

Палеогеномика и история Восточной и Юго-Восточной Азии

Проведенные в последние годы многочисленные исследования древней ДНК жителей Восточной и Юго-Восточной Азии предоставили нам ценные сведения об истории заселения этих регионов. Например, они показали, что в начале неолита популяции с севера и юга территории современного Китая генетически различались сильнее, чем сейчас. Этот факт был принят как доказательство, что в период неолита популяции севера, которые, по-видимому, выращивали просо, мигрировали на юг Китая, где переключились на рис и стали скрещиваться с жителями этого региона. Кроме того, генетические данные позволяют предположить, что говорящие на австронезийских языках популяции, которые сегодня проживают на территории от Тайваня до Полинезии, родом с юго-восточного побережья континентальной Восточной Азии – вывод сделан на основании их генетического сходства с ископаемыми останками эпохи неолита, найденными в этом регионе.

Что касается Юго-Восточной Азии, данные палеогеномики показывают, что современные популяции этого региона появились в результате гибридизации многих прародительских популяций: в их числе континентальные хоабинцы (представители культуры Хоа-Бинь) – первые обитатели этого региона, предки нынешних жителей Андаманских островов (онге, джарава) и джахаев – малайских охотников-собирателей; популяции, пришедшие с юга современного Китая и принесшие земледелие (особенно выращивание риса) на полуостров Индокитай около 4000 лет назад; популяции носителей австроазиатских языков – потомки метисации хоабинцев с первыми земледельцами, пришедшими с севера в эпоху неолита; популяции носителей тай-кадайских и австронезийских языков: их экспансия около 2000 лет назад привнесла генетическое наследие Восточной Азии в Юго-Восточную Азию – то есть с континентальной в островную соответственно.

Эта непростая Центральная Азия

Есть одна часть Азии, относительно хорошо изученная с точки зрения как генетики сегодняшних популяций, так и древней ДНК, – это Центральная Азия в широком смысле, то есть обширный регион, ограниченный на западе Каспийским морем, на востоке – Монголией и Китаем, на юге – Ираном и Афганистаном и на севере – Россией. Это пространство включает в себя два географических региона, которые часто изучают независимо друг от друга, хотя они имеют общую историю и культуру: это Центральная Азия в узком смысле, или Туркестан: в нее входят республики Казахстан, Киргизия, Таджикистан, Туркмения и Узбекистан; и Северная Азия, охватывающая запад Монголии, часть России – Южную Сибирь – и самую западную область Китая – Синьцзян-Уйгурский автономный район. В этой части Азии также очень разнообразные природные условия – от степей в сердце Евразии до хвойных лесов (тайги) и тундры, простирающейся до Северного Ледовитого океана.

Генетическое исследование, проведенное в 2019 году в популяциях, которые проживают в коридоре миграций, образованном Арменией, Грузией, Казахстаном, Молдавией, Монголией, Россией, Таджикистаном, Украиной и Узбекистаном, показало, что здешнее население делится по генетическим признакам на три большие группы, соответствующие их географическому положению и языку. По географическому положению эти группы соответствуют различным климатическим поясам Внутренней Азии[67], то есть тайге и тундре, лесостепи и кустарниковой степи. По языкам – уральским и тюркским языкам на севере и юге соответственно. Тем не менее отдельные популяции не вписываются в общую тенденцию, и этот факт подчеркивает важность недавних скрещиваний и более поздних переселений, которые уничтожили генетическую непрерывность, ожидавшуюся для некоторых из этих групп. Например, исследование генетического материала индивидов, живших в степях Центральной Азии в последние 4000 лет, показало, что различные миграционные явления преобразили генетическую картину населения евразийских степей после бронзового века. Вначале здесь жили популяции, пришедшие с запада и говорившие на индоевропейских языках, но затем степи заселили современные группы, по большей части говорящие на тюркских языках, в основном восточноазиатского происхождения.

Южная Азия и Индийский градиент

В Южной Азии данных о древней ДНК, к сожалению, удалось получить не так много – прежде всего по причине плохой сохранности ДНК древних образцов из-за климатических условий этого региона. Тем не менее, заселение Индийского субконтинента стало предметом исключительного внимания. В результате исследований, ко всеобщему удивлению, выяснилось, что своей тройной структурой местная картина напоминает заселение Европы. Как оказалось, нынешние индийские популяции являются результатом гибридизации трех генетических составляющих, относящихся к трем народам-прародителям. Южная Азия была населена группами охотников-собирателей, которые обосновались на этой территории около 50 000 лет назад – еще до появления земледелия и сразу после выхода Homo sapiens из Африки. Затем в результате скрещиваний между первыми земледельцами, спустившимися с Загросских гор (на территории современного Ирана), и группами охотников-собирателей – как местных, так и пришедших из Западной Сибири, – образовалась новая популяция, которая стала основой цивилизации в долине Инда в период от 5400 до 3700 лет до н. э. После заката индской цивилизации около 3500 тысяч лет назад эта популяция, представлявшая собой к тому времени пеструю генетическую смесь, продолжала скрещивания. Гибриды с местными охотниками-собирателями заселили Южную Индию, жители которой говорят на дравидийских языках. Скрещивание с народами, пришедшими из евразийской степи, носителями индоевропейских языков, породило древнейшее население Северной Индии.

Соотношение двух этих прародительских генетических составляющих меняется в современной Индии в направлении с севера на юг, или по индийскому градиенту – если на севере больше генетического материала «степного» происхождения, то на юге происходящего от местных охотников-собирателей. С наибольшей частотой «северная» прародительская составляющая встречается у народов – носителей индоевропейских языков, а также у представителей высших каст индийского общества, например брахманов, тогда как «южная» прародительская составляющая чаще всего обнаруживается у носителей дравидийских языков на юге Индии; особенно сильно она выражена у охотников-собирателей онге с Андаманских островов – из ныне живущих народов генетически они наиболее близки к предкам из этой родословной.

Океания: последний рубеж

Азия не стала конечной точкой в долгом странствии людей. Вскоре они отправились дальше и добрались до островных земель Океании. С географической и культурной точки зрения Тихий океан делится на множество регионов: своими названиями они обязаны французскому исследователю и мореплавателю Жюлю Дюмон-Дюрвилю, избороздившему Тихий океан во время двух своих путешествий в 1820 году. Он дал имена регионам Меланезия («черные острова»), Микронезия («маленькие острова») и Полинезия («многочисленные острова») – не слишком точные, однако они закрепились. Более корректное деление Тихого океана на регионы создано на основе хронологии его заселения и подчеркивает различие между ближней Океанией, заселенной более 40 000 лет назад, и дальней Океанией, обитаемой лишь последние 3000 лет.

Таким образом, Океания является, с одной стороны, финальной точкой первой миграции человека за пределы Африки, а с другой – завершением миграций в поисках необитаемых земель: вспомним, что заселение Новой Зеландии началось всего 730 лет назад. Согласно археологическим данным, первые люди появились на Сахуле от 60 000 до 40 000 лет назад. Что же касается архипелага Бисмарка и Соломоновых островов, которые вместе с Новой Гвинеей составляют сегодня ближнюю Океанию, то следы присутствия человека обнаруживаются здесь от 30 000 до 40 000 лет назад. Потомки поселенцев первой волны сегодня представляют собой общности, говорящие на папуасских языках и живущие в Новой Гвинее, на некоторых островах архипелага Бисмарка и на Соломоновых островах.

В плейстоцене человек не продвинется дальше Австралии и ближней Океании: нужно будет ждать около 35 000 лет, чтобы он добрался до остальной части Тихого океана.

Австралийцы и папуасы

Данные, основанные на результатах полногеномного секвенирования, указывают, что современные популяции австралийских аборигенов и папуасов являются потомками той самой единственной популяции, вышедшей за пределы Африки около 60 000 лет назад и расселившейся по территории Евразии. Разделение между австралийцами и папуасами произошло в период приблизительно от 25 000 до 40 000 лет назад: это подтверждается устройством их геномов и генетической изоляцией, предшествующей подъему уровня моря и исчезновению под водой части Сахула 10 000 лет назад. Исследования генетиков также показали, что разные группы австралийских аборигенов сильно отличаются друг от друга, их разделение датируется периодом от 10 000 до 32 000 лет назад, который совпадает с изменениями окружающей среды – засухой и опустыниванием.

Путешествие по южным морям без карты и компаса

Заселение островов Тихого океана имеет свои характерные особенности. Фактически оно стало результатом первых больших морских путешествий в истории человечества. Хотя в эпоху плейстоцена уровень моря был более чем на 100 метров ниже сегодняшнего, Сахул не соединялся с азиатским континентальным шельфом (он называется Сунда или Сундаланд), который включал в себя современные острова Суматра, Ява и Борнео. Но поначалу люди не пускались в плавание вслепую, а только если могли различить землю на горизонте. Вероятно, те, кто первыми отправлялся в морской переход к желанным новым землям, по большей части видели их примерно в 70 километрах впереди. Зато заселение остальной части Тихого океана – далекой Океании с островами Санта-Крус, Вануату, Новая Каледония, Фиджи, Микронезия и Полинезия, – очевидно, потребовало перемещения на расстояния от 400 до нескольких тысяч километров в открытом море. Это уже совсем другое путешествие, невозможное без гораздо более продуманных способов навигации.

В отличие от ближней, далекая Океания оставалась незаселенной вплоть до последних 3500 лет, и ее заселение представляет собой самую позднюю миграцию человека в поисках необитаемых земель. Эта экспансия началась около 5000 лет назад, по всей вероятности с Тайваня (судя по лингвистическим данным). Затем люди через Филиппины и Индонезию добрались до уже обитаемых островов ближней Океании и, наконец, заселили острова далекой Океании приблизительно 3200 лет назад. Заселению далекой Океании соответствовали распространение австронезийских языков, развитие рисоводства и возникновение археологической культуры Лапита с характерной для нее особой керамикой, впервые появившейся на архипелаге Бисмарка около 3300 лет назад. Культура лапита в скором времени, около 2900 лет назад, проникла на острова Того и Самоа в западной части Полинезийского треугольника, образованного Гавайскими островами на севере, Новой Зеландией на юго-западе и островом Пасхи на юго-востоке. Центральная и Восточная Полинезия будут заселены более поздней волной миграций, около 1500 лет спустя после первой. Самое раннее известное нам заселение Центральной Полинезии произошло где-то 1200 лет назад, когда люди прибыли на острова Общества; последними же землями в мире, на которых поселился человек, стал остров Пасхи (Рапа-Нуи) и Новая Зеландия (Аотеароа) около 700 лет назад.

Сложная мозаика миграций и скрещиваний

В генетическом плане популяции, населяющие сегодня Южно-Тихоокеанский регион, в большинстве своем являются результатом гибридизации двух генетических компонент, соответствующих двум волнам заселения тихоокеанских земель – это «папуасская» и «австронезийская» составляющие. Их соотношение в значительной степени варьируется от популяции к популяции: если в ближней Океании австронезийская составляющая охватывает около 20 %, то в далекой Океании, и особенно в Полинезии, она доходит до 80 %. При этом геномные данные, полученные в результате исследований как современных популяций, так и древней ДНК, также показали, что Южно-Тихоокеанский регион был важным коридором для миграций человека и что заселение этого региона протекало гораздо сложнее, чем можно предположить, исходя из участия только двух миграционных волн.

В ходе исследований, проведенных в 2018 году командой Марка Стоункинга из Института Макса Планка в Лейпциге (Германия), были проанализированы генетические профили более 50 популяций ближней и далекой Океании: результаты анализа показали, что распространение обитателей ближней Океании в сторону далекой Океании напоминало детскую игру в чехарду или прыжки через «козла» – например, миграция «перепрыгнула», обошла стороной главную цепь Соломоновых островов. И таким образом, некоторые популяции стали носителями папуасской составляющей в гораздо более значительной степени, чем ожидалось, – например, обитатели островов Санта-Крус. Такие результаты предполагают существование различных миграционных волн, отделенных друг от друга во времени и оказавших разное влияние на острова Тихого океана.

Сложный характер заселения Океании совершенно очевидно подтверждается и данными, полученными при исследовании древней ДНК, которая была обнаружена на островах Вануату и Тонго. Ученым удалось секвенировать геномы людей, живших в различные времена с начала периода культуры Лапита – около 3000 лет назад – и до наших дней. Выяснилось, что люди культуры Лапита были почти исключительно азиатского происхождения и генетически близки современным тайваньцам – что вполне ожидаемо, если говорить о гипотезе австронезийской экспансии, начавшейся с Тайваня. И тем не менее большинство других индивидов, живших начиная от 2300 лет назад и до сегодняшнего дня, были и остаются как минимум на 70 % папуасского происхождения! Эти наблюдения показывают, что, вполне вероятно, существовала другая волна миграции народов папуасского происхождения, несколько веков спустя после первого заселения Вануату народами азиатского происхождения, носителями австронезийских языков, и что эта другая волна по большей части заместила собой популяции Лапита, проживавшие тогда в этом месте.

Еще более удивительно, что, несмотря на произошедшее генетическое замещение и, следовательно, замещение популяций (нынешние ни-вануату имеют на 80 % папуасское происхождение) языкового замещения не произошло: большинство популяций ни-вануату говорят сегодня на языках австронезийского происхождения.

Спутанный клубок геномов Океании

В моей лаборатории мы недавно заинтересовались историей заселения Океании и впервые секвенировали геномы 20 популяций ближней и далекой Океании. Используя новаторские методы реконструкции демографической истории популяций, мы прежде всего обнаружили, что предки народов ближней Океании – популяции Новой Гвинеи, Соломоновых островов или архипелага Бисмарка – подверглись эффекту бутылочного горлышка незадолго до колонизации региона и разделились приблизительно от 20 000 до 40 000 лет назад. Мы также показали, что австронезийская экспансия, предположительно начавшаяся с Тайваня около 5000 лет назад, не вызвала немедленного смешения с народами ближней Океании, но при этом повлекла за собой различные волны миграций и скрещиваний с местными популяциями папуасов. Кроме того, анализ ДНК современных популяций помог дополнить данные, полученные при исследовании древней ДНК, и лучше понять запутанный и сложный процесс заселения архипелага Вануату. По сути, нами было установлено, что на сегодняшний день на островах Вануату азиатская составляющая «Лапита» представляет собой лишь следы первого периода заселения: она передавалась из поколения в поколение народами папуасского происхождения уже после скрещивания с австронезийскими народами. В целом данные геномики позволяют получить картину, согласно которой в Южно-Тихоокеанском регионе вновь и вновь происходили сложные и запутанные миграции.

«Кон-Тики»: контакты между Америкой и Полинезией?

Сам по себе непростой процесс заселения островов Тихого океана достигает крайней степени сложности в Полинезии. Немногочисленные генетические исследования демонстрируют, что жители Полинезии по большей части имеют азиатское происхождение (где-то на 80 %), что сближает их с тайваньцами и филиппинцами. Оставшаяся часть имеет папуасское происхождение (причем доля его сильно меняется от острова к острову, особенно в Западной Полинезии) или европейское происхождение (в основном на Маркизских островах или на острове Пасхи). В истории Океании остается неразрешенным очень спорный вопрос: существовали ли доисторические контакты – то есть до европейской колонизации – между популяциями полинезийцев и американских индейцев? Если предположить, что да – это означало бы наличие прямой связи по морю между Полинезией и Южной Америкой: такой переход был бы настоящим прыжком в неизвестность… Эта гипотеза была выдвинута норвежским исследователем Туром Хейердалом[68] в 1947 году. Чтобы доказать, что такое путешествие было вполне возможным, Хейердал, как мы знаем, лично совершил переход от Перу до Полинезии на деревянном плоту – знаменитом «Кон-Тики». Но успех его экспедиции не положил конец научной полемике. Вопросу древних контактов посвящены многие исследования, которые используют ДНК как древних, так и современных популяций. Но эти исследования приходят к противоречивым выводам…

Наконец, в 2020 году этот вопрос, кажется, был решен. Ученые из Стэнфордского университета совместно с коллегами из университета Ирапуато в Мексике провели исследование на основе данных более 800 геномов американских индейцев и жителей различных островов Южно-Тихоокеанского региона. В результате достоверно установлено, что имела место гибридизация между индейцами из Южной Америки, по происхождению близкими с современными популяциями Колумбии и Эквадора, и восточными полинезийцами и что эти скрещивания происходили приблизительно от 800 до 900 лет назад, то есть задолго до прибытия европейцев в Полинезию где-то 200 или 300 лет назад. По мнению авторов исследования, вероятным местом встречи индейцев и полинезийцев мог стать Фату-Хива – самый южный из Маркизских островов… в точности как и предсказывал Тур Хейердал более семидесяти лет назад! И хотя остров Пасхи расположен ближе к берегам Южной Америки, не там состоялись первые контакты – они произошли раньше его заселения. Но как же эти индейцы, выйдя в открытое море, смогли добраться до островов в более чем 7000 километрах от южноамериканских берегов? Это остается загадкой… Авторы исследования предлагают гипотезу дрейфа по волнам: на этих широтах лодку, отчалившую от берегов Южной Америки, будет гнать с востока на запад ветром и сильными морскими течениями в направлении Маркизских островов.

Территории денисовского человека

Народы Океании, совершившие самый грандиозный морской переход в истории человечества, полностью заслуживают свою репутацию великих путешественников. Но они обладают и другими выдающимися чертами. На всей планете именно в их геномах содержится самое большое количество так называемого «архаичного» материала – то есть происходящего от других видов людей: у некоторых тихоокеанских популяций его объем достигает 6 %. Как и все остальные неафриканские популяции, народы Океании унаследовали около 2 % неандертальского генетического материала – это следствие гибридизации, произошедшей 50 000–55 000 лет назад, непосредственно после выхода сапиенса из Африки. Но, помимо этого, популяции Океании, особенно австралийские аборигены и меланезийцы, имеют самое большое количество генетического материала денисовского человека.

В целом наследие денисовцев в Южно-Тихоокеанском регионе прослеживается у 3–4 % папуасов, а также у их близких родственников – жителей архипелага Бисмарка, Соломоновых островов и архипелага Вануату. За ними следуют популяции охотников-собирателей Филиппин – негритосов, в геномах которых обнаружено около 2 % материала денисовцев, далее – популяции Восточной и Южной Азии, сохранившие в геноме лишь незначительные следы этого древнего гоминина – не более 1 %. Равным образом популяции, имеющие азиатских предков – например, американские индейцы или народы, унаследовавшие азиатские гены (как финны в Европе), также могут иметь ДНК денисовского человека, но менее 1 %.

Хоть мы уже и привыкли к сложности и запутанности миграционных перемещений в нашей истории, все же удивительно, что «генетический эпицентр» распространения денисовского наследия среди сегодняшних популяций находится в Южно-Тихоокеанском регионе. Другими словами, более чем за 8000 километров от сибирской пещеры, где был обнаружен один-единственный представитель денисовцев, от которого остался лишь кусочек пальца, но геном все-таки удалось секвенировать. После этого возникло множество вопросов по поводу ареалов обитания древних гомининов. Исследование, проведенное командой Жан-Жака Юблена на археологических данных, позволило расширить область распространения денисовцев вплоть до Тибетского нагорья – благодаря анализу древних белков, содержащихся в челюсти возрастом более 160 000 лет.

В генетическом плане, даже с учетом того, что мы располагаем только одним геномом, описывающим и определяющим характеристики денисовцев, мы можем проследить область их распространения, изучая «денисовские» участки ДНК, которые присутствуют в генах современных популяций, и таким образом лучше понять историю этих столь загадочных азиатских гомининов. Многочисленные геномные исследования позволяют предположить, что ареал денисовцев достигал границ, обозначенных линией Уоллеса: эта линия разделяет нынешние острова Суматра, Ява и Борнео, которые когда-то составляли надводную часть азиатского континентального шельфа, называемого Сунда, с одной стороны, и Филиппинский архипелаг, индонезийский остров Сулавеси и древний Сахул – с другой.

Очевидно, что денисовцы были не единственными древними гомининами, пересекшими линию Уоллеса: об этом свидетельствует присутствие на Филиппинах еще как минимум 50 000 лет назад человека лусонского (Homo luzonensis), найденного на острове Лусон в пещере Кальяо; а также присутствие человека флоресского (Homo floresiensis), жившего на индонезийском острове Флорес от 50 000 до 60 000 лет назад. Таким образом, Азиатско-Тихоокеанский регион представлял собой место сосуществования – очевидно, принесшего свои плоды – первых прибывших в этот регион современных людей и других, ныне вымерших гомининов.

Череда древних гибридизаций

Если гибридизация предков жителей Евразии с неадертальцами произошла, как представляется, только однажды, то гибридизации людей современного типа с денисовцами, как следует из новых данных геномики, были неоднократными и происходили в различные эпохи и на различных территориях. Изучение генетической изменчивости «денисовских» участков генов современных людей может дать информацию о генетическом разнообразии самих денисовцев и о структуре их популяций. Сравнение «денисовских» участков в геноме популяций Азиатско-Тихоокеанского региона с алтайским денисовским геномом показало, что денисовцы образовывали очень неоднородные группы. Некоторые древние популяции генетически близки денисовскому человеку с Алтая, но другие от него довольно сильно отличаются.

Согласно исследованиям в этой области, произошло как минимум три независимых эпизода скрещивания между денисовцами и сапиенсами. Наиболее родственная алтайскому геному денисовская популяция скрещивалась в основном с восточными азиатами и сибиряками. А две денисовские популяции, генетически сильно отличающиеся от алтайского образца, вероятно, скрестились главным образом с популяциями папуасского происхождения. Эти две денисовские популяции отделились от населения Денисовой пещеры на Алтае от 200 000 до 400 000 лет назад, что вызывает сомнения в их истинной принадлежности к денисовской линии. Их отделение от популяции алтайского образца произошло примерно в то же время, что и расхождение между денисовцами и неандертальцами – приблизительно 500 000 лет назад. Это наводит на мысль, что две эти популяции денисовцев могли представлять собой отдельную эволюционную группу древнего человека. Многие исследования – в том числе и проведенные в моей лаборатории – утверждают даже, что имел место и четвертый эпизод гибридизации: между денисовцами и охотниками-собирателями негритосами с Филиппин.

Методы геномики позволили также оценить примерное время эти гибридизаций. Датировки говорят о периоде приблизительно 50 000–20 000 лет назад, и это значит, что денисовский человек пережил неандертальцев, вымерших около 40 000 лет назад. В исследовании, проведенном командой Мюррея Кокса из Университета Мэсси в Новой Зеландии и посвященном скрещиванию папуасов, датированному периодом ни много ни мало 14 500 лет назад, была даже выдвинута гипотеза, что денисовцы дожили до конца плейстоцена. Если это предположение удастся подтвердить, то денисовцы станут последними гомининами-несапиенсами, вымершими позже всех остальных.

Завоевание Америки: переход через Берингов пролив

Уникальной в своем роде является и история заселения Америки: она представляет собой кульминационную точку последней волны миграций позднего плейстоцена после того, как люди современного типа покинули пределы Африки. Одновременно с этим она предполагает встречу местных уроженцев, американских индейцев – то есть первых автохтонных народов Америки, ведущих свое происхождение из Азии, – и, начиная с XV века, народов, пришедших из Европы и Африки. Таким образом, генетическое разнообразие сегодняшних американских народов, собственно говоря, включает в себя генетическое разнообразие всего мира. В основе совокупности современных геномов обеих Америк лежат самые разные факторы: изменяющаяся плотность коренного населения после прибытия европейцев, масштабность европейской иммиграции в отдельных географических зонах, участие регионов Нового Света в торговле рабами из Африки, различная интенсивность гибридизации между аборигенами, европейцами и американцами.

Культура Кловис

Начнем с первой волны заселения американского континента. Согласно археологическим данным, впервые в Америке человек появился не позже чем 14 500 лет назад. Самые ранние доказательства связаны с археологической культурой Кловис, названной так в честь города в американском штате Нью-Мексико, где ископаемые свидетельства этой культуры были обнаружены в конце 1930-х годов. Культура Кловис, характерной особенностью которой являются наконечники копий с продольными желобками, возникла 13 500 лет назад. Ее следы встречаются в Северной Америке. Изучение этой культуры подтвердило, что первые обитатели американского континента пришли из Азии через Берингов пролив, и опровергло другие гипотезы, иногда довольно безумные: так называемую «солютрейскую»[69] гипотезу о европейском происхождении первых американских индейцев и гипотезу о том, что они представляют собой одно из десяти потерянных колен Израиля[70]… Долгое время научное сообщество придерживалось единого мнения о том, что народы, относящиеся к культуре Кловис, представляют собой самых первых обитателей Америки и что их прибытие стало причиной вымирания американской мегафауны: мамонтов, гигантских ленивцев, мастодонтов и т. д.

Однако многочисленные археологические находки последних десятилетий и их датировки поставили под сомнение теорию, что первыми людьми, поселившимися в Америке, стали носители культуры Кловис. Например, анализ человеческих копролитов (окаменевших фекалий) свидетельствует о присутствии человека, не принадлежащего культуре Кловис, в пещерах Пэйсли в штате Орегон уже 14 000 лет назад. На стоянке Медоукрофт в Пенсильвании также обнаруживают скребки и нуклеусы[71], датируемые возрастом от 16 000 до 19 000 лет и, следовательно, предшествующие культуре Кловис – однако эти датировки остаются предметом споров. На самом юге Чили, на стоянке Монте-Верде, тоже находят каменные орудия и органические остатки – такие, как древесный уголь, – которые также датируются как более ранние, чем культура Кловис. На сегодняшний день присутствие человека в Америке до культуры Кловис признано на основе археологических данных. И если вопрос относительно культуры или культур, от которых произошли народы современных американских индейцев, пока остается без ясного ответа, то генетические исследования, особенно те, что касаются древней ДНК, позволили узнать об этом побольше.

Языковые семьи и миграции: генетические метки

Прежде чем коснуться генетического аспекта, рассмотрим также гипотезы заселения Америки, выдвинутые на основе лингвистических данных. В 1986 году американский лингвист Джозеф Гринберг предложил гипотезу, вызвавшую – несмотря на свою спорность – сильный резонанс в научном сообществе и ставшую поводом для большого количества генетических исследований: одни стремились ее подтвердить, а другие – опровергнуть. Теория Гринберга гласит, что Америка была заселена тремя большими миграционными волнами, которые соответствуют трем большим языковым семьям, присутствующим на континенте на сегодняшний день: в их числе эскимосско-алеутские языки – на них говорят на крайней северной оконечности американского континента, в Гренландии и, кроме того, в некоторых областях Сибири; языки на-дене, распространенные в Западной Канаде, на Аляске и на юго-западных территориях Соединенных Штатов; и америндские языки, включающие в себя все оставшиеся языки американских индейцев.

На помощь, уже в который раз, пришла генетика, уточнившая число и характер миграций при первоначальном заселении Америки. В целом, генетические исследования скорее поддерживают эту гипотезу, по меньшей мере насчет трех независимых волн миграций человека на американском континенте. Бо́льшую часть американских популяций объединяет значительное генетическое сходство, в то же время они сильно отличаются от всего остального мира. Все они имеют одних и тех же предков берингийского[72] происхождения. Что касается американских индейцев, то большинство их популяций появилось в результате единственного переселения, произошедшего около 15 000 лет назад; вместе с тем популяции эскимосов, алеутов и на-дене приобрели собственное генетическое разнообразие не вследствие двух других независимых миграционных событий, как предположил Гринберг, но скорее вследствие сочетания различных волн миграций, включая самую первую большую волну и еще как минимум две другие более поздние.

Данные генетических исследований также опровергли некоторые гипотезы, основанные на морфологии черепа и анализе концентрации лития, которые отстаивали европейское, полинезийское или даже японское происхождение первых американцев. В 2014 году был изучен геном представителя культуры Кловис (его назвали Анзик-1), жившего на территории современного штата Монтана 12 600 лет назад. Секвенирование его генома показало, что популяция, к которой принадлежал этот индивид, вне всяких сомнений была прародительской для большинства современных индейцев: следовательно, в Америке наблюдается генетическая непрерывность, существующая не менее 13 000 лет. Стоит отметить один интересный момент: генетическая изменчивость этого индивида связывает его скорее с нынешними коренными популяциями Центральной и Южной Америки, чем с отдельными группами Северной Америки: это позволяет предположить существование в Америке древней популяционной структуры, датируемой возрастом как минимум 12 600 лет. Еще один показатель стал известен в 2015 году – после секвенирования генома Кенневикского человека, жившего на территории штата Вашингтон около 9500 лет назад. Выяснилось, что генетическое разнообразие этого первобытного индивида самым тесным образом связано с современными индейцами. Этот новый факт подтвердил идею о едином происхождении большей части индейцев.

Заселение в четыре фазы

Недавние исследования пролили свет и на то, как именно происходило заселение Америки. На основании исследований этот процесс поделили на четыре больших этапа:

• Первый этап: разделение между предками американских индейцев и азиатскими народами.

• Второй этап: длительная изоляция прародительской популяции американских индейцев.

• Третий этап: иммиграция (или неоднократные иммиграции) палеоамериканских народов на континент.

• Четвертый этап: различные эпизоды гибридизации уже в историческое время – скрещивание коренных народов с популяциями европейского и африканского происхождения.

Прародительская популяция американских индейцев начала отделяться от восточноазиатских народов приблизительно 36 000 лет назад где-то на территории Северо-Восточной Азии, а затем на протяжении нескольких следующих тысячелетий скрещивалась с двумя другими популяциями: прародительской популяцией китайских народов хань и популяцией, генетически близкой к мальтинцам. Мы уже видели, что геном мальтинского человека, жившего около 24 000 лет назад на юге Сибири, демонстрирует генетическое сходство не только с популяциями запада Евразии, но и с современными американскими индейцами – в генах последних обнаруживается от 30 до 40 % наследственного материала мальтинской популяции.

Второй этап соответствует долгому периоду становления, во время которого эта смешанная популяция – популяция прародителей американских индейцев – многие тысячелетия оставалась изолированной, вероятно, на территории Берингии. По окончании этого периода – приблизительно 16 000 лет назад – начался третий этап, то есть внедрение протоамериканской популяции на континент. Как представляется, оно совпало с разделением популяции на две ветви 14 600–17 500 лет назад. Одна из ветвей по своему генетическому разнообразию соответствует Кенневикскому человеку, от которого произошли североамериканские индейцы, а другая – уже встречавшемуся нам представителю культуры Кловис по имени Анзик-1, и она дала начало популяциям индейцев Центральной и Южной Америки. Географически место, где могло состояться это разделение, остается неясным, но вероятно между Восточной Берингией и свободными ото льда областями Северной Америки. Последовавшее за первой волной миграции заселение Америки было исключительно быстрым: менее чем за 1500 лет эта волна уже достигла Огненной Земли у южной оконечности Южной Америки. Что касается путей, по которым следовала эта первая большая миграционная волна, то учеными были предложены две гипотезы: по одной, они пролегали вдоль берегов Тихого океана, по другой – внутри континента и были ограничены свободным ото льда коридором шириной около 1500 километров.

Таким образом, большинство нынешних американских популяций происходит от одной-единственной популяции, пришедшей на континент около 16 000 лет назад. Тем не менее, еще как минимум две миграционных волны имели место в арктических областях Америки. Первая, около 4500 лет назад, привела к появлению палеоэскимосов: эта волна связана с возникновением культур Саккак и Дорсет. Вторая дала начало неоэскимосам чуть более 1000 лет назад, и она связана с культурой Туле. Секвенирование древних геномов палеои неоэскимосов существенно расширило наши знания об истории заселения арктических территорий Америки. Первый древний человеческий геном, который был секвенирован, – это геном представителя культуры Саккак, жившего в Гренландии 4000 лет назад. При его секвенировании выяснилось, что популяция, к которой принадлежал этот индивид, была генетически близка к корякам и чукчам, жителям Восточной Сибири, но не к современным американским индейцам и инуитам – и это подтверждает гипотезу существования независимой миграционной волны. Геномный анализ дополнительных образцов культур Дорсет и Туле уверенно подтвердил их происхождение от палеоэскимосов, чей генетический материал за последние семьсот лет был замещен в ходе еще одной миграционной волны, связанной с возникновением культуры Туле и породившей современных инуитов.

Наконец, могла быть и четвертая миграционная волна, существование которой предположили независимо друг от друга команды Дэвида Райха из Гарварда и Эске Виллерслева из Копенгагена на основании открытия генетической метки австрало-меланезийского происхождения у некоторых групп индейцев Бразилии. Тем не менее, пока не установлено, является ли обнаруженное присутствие австрало-меланезийского происхождения в Америке результатом позднейшего генетического обмена, или оно свидетельствует о реальном существовании еще одной, четвертой популяции, ставшей родительской для американских индейцев и по своим генетическим характеристикам близкой к автохтонным народам Австралии, Папуа – Новой Гвинеи и Юго-Восточной Азии.

Генетическое наследие рабства и колониального периода

Заселение Америки не заканчивается историей миграций предков современных индейцев: оно также подразумевает – начиная с конца XV века – встречу миллионов коренных жителей Америки с популяциями европейского и африканского происхождения. Гибридизации между этими тремя генетическими составляющими происходили с разной интенсивностью, в зависимости от демографических и социокультурных факторов. Эти гибридизации и определили генетическое разнообразие нынешних популяций на территории Америки. Европейская иммиграция начинается с прибытия Христофора Колумба на Багамские острова в 1492 году. Первыми прибыли на континент иммигранты португальского и испанского происхождения, преимущественно мужчины, которые основали различные колонии на Карибских островах, на побережье Тихого океана и на некоторых внутренних территориях, уже заселенных индейцами. В следующем веке в Америке появляются и другие европейцы, англичане и французы, обосновавшиеся на Антильских островах и вдоль Атлантического побережья, главным образом в Северной Америке. Что касается африканцев, то они прибывали очень быстро, в колониальный период в результате работорговли, организованной испанцами и португальцами, и затем при английском и французском господстве, прежде всего для работы на плантациях тростникового сахара. Работорговля принимает широкий размах вместе с резким падением численности коренного населения: подсчитано, что в результате прибытия европейцев погибло около 90 % индейцев.

В колониальный период на континент попало около 2 миллионов европейцев и 10 миллионов африканцев, что оказало значительное влияние на историю Америки. И даже если отмена рабства в XIX веке остановила массовое прибытие африканцев, то европейская иммиграция продолжалась вплоть до начала XX века как в Северную, так и в Южную Америку. Важно подчеркнуть, что отношения между европейскими переселенцами и популяциями индейского и африканского происхождения очень отличались в британских и испанских колониях. Дело в том, что на протяжении всей американской колониальной истории социальные барьеры между европейцами и неевропейцами в Британской Америке были гораздо более серьезными, чем в Латинской Америке, и это оказало значительное влияние на уровень смешанных браков между популяциями различного происхождения.

Смешение, ставшее результатом различных социальных и культурных связей между народами, населявшими Америку, сказалось на генетическом разнообразии нынешних популяций. В свою очередь, изучение этого генетического разнообразия позволяет нам проникнуть в демографическое прошлое Америки и, даже в отсутствие исторических данных, узнать, какое воздействие на прошлое и настоящее оказала каждая из участвующих компонент – индейская, европейская и африканская. Если не учитывать популяции, которые сами себя определяют как народы исключительно индейского происхождения, то генетическое исследование современных популяций на всем пространстве американского континента ясно отражает результаты колониальной истории Америки. Так, популяции Северной Америки (Канады и Соединенных Штатов) имеют преимущественно европейское происхождение (более чем на 85 %), за исключением Гренландии, популяция которой на 75 % автохтонного происхождения (инуиты).

Зато в Центральной и Южной Америке генетические данные демонстрируют большее влияние гибридизации на историю этих регионов, подтверждая тем самым, что не такие жесткие социальные барьеры благоприятствовали метисации. Таким образом, две наиболее выраженные в Латинской Америке генетические составляющие – это европейская, которая охватывает от 20 до 60 % в зависимости от популяции, и индейская, которая колеблется от 20 до 80 %. Например, европейское происхождение доминирует у населения Коста-Рики, в Аргентине и в Бразилии, составляя более 50 %, а индейское преобладает в Боливии, Перу, Мексике и Гватемале, где достигает от 60 до 80 %.

Что же касается африканской составляющей, то она выражена слабо, на уровне приблизительно от 5 до 10 %, в большинстве популяций Северной, Центральной и Южной Америки, не идентифицирующих себя как народы африканского происхождения, – за исключением Бразилии и Колумбии, где африканская составляющая достигает уровня 20 %. Гораздо сильнее африканская генетическая составляющая выражена – как этого и можно было ожидать – у популяций, определяющих сами себя как народы африканского происхождения, как в случае афроамериканцев Северной Америки, у которых она присутствует на уровне около 80 %. Зато среди чернокожих общин Латинской Америки африканская составляющая достигает уровня от 30 до 50 %: это наглядно иллюстрирует тот факт, что социальные барьеры, препятствующие смешанным бракам, в Латинской Америке были гораздо слабее.

Колониальная катастрофа на Антильских островах

Ситуация с Антильскими островами выглядит абсолютно непохожей на ситуацию с континентальной Америкой. Действительно, самая значимая генетическая составляющая в основной популяции – африканская, она достигает 80 % на большинстве островов, за исключением Кубы и Пуэрто-Рико (около 20 %); за ней идет европейская составляющая. Самое поразительное в генетическом составе антильских популяций – это малое количество индейской компоненты: менее 10 % во всех популяциях, кроме Доминиканской Республики и Пуэрто-Рико, где она достигает 20 %. Редкость генетического материла индейского происхождения на Антильских островах со всей очевидностью демонстрирует последствия прибытия европейских колонистов и популяций, ввезенных работорговцами: это почти полное уничтожение коренных народов региона…

Долгая история скрещивания

Подведем итоги. Этот обзор наглядно показывает, что мы являемся результатом множества метисаций и гибридизаций. Как мы говорили в начале этой части, все мы метисы. Генетические исследования неопровержимо доказывают: нет никакой пропасти или явного барьера, разделяющего разные популяции людей; они представляют собой континуум генетической изменчивости, максимальной в Африке и постепенно снижающейся по мере удаления от континента, который стал колыбелью человечества. Как показал анализ изменчивости наших геномов, не существует «чистых» популяций, потому что все люди, вне зависимости от их географического или этнического происхождения, являются продуктом длинной череды скрещиваний. Геном каждого из нас в реальности – настоящая мозаика из участков ДНК, унаследованных от различных прародительских популяций, которые скрещиваются между собой с самой зари человечества и по сей день.

Эти скрещивания начались, как только люди вышли из Африки и где-то на территории Евразии повстречали неандертальцев. Сравнение геномов современных популяций с геномами большого числа неандертальцев позволило ответить на вопрос, долгое время занимавший умы антропологов: имела ли место гибридизация между древними людьми и людьми современного типа? Ко всеобщему удивлению, геномика совершенно однозначно показала, что скрещивания происходили. Различные группы древних людей внесли свой вклад в наш современный облик. Когда люди современного типа около 50 000 или 60 000 лет назад пришли в Азиатско-Тихоокеанский регион, они встретили денисовцев, с которыми скрещивались многократно и в самых разных регионах. Еще один большой сюрприз: последние гибридизации между человеком современного типа и денисовским человеком датируются периодом приблизительно от 20 000 до 25 000 лет назад!

Сегодня нам известно не только то, что мы – результат череды гибридизаций с древними людьми, но и – как мы увидим в части V этой книги – что древние люди оставили нам в наследство генетические варианты, повышающие жизнеспособность, в том числе варианты, связанные с адаптацией к холоду и с устойчивостью к возбудителям инфекционных заболеваний, прежде всего вирусам. На этом этапе мы можем задать себе следующий вопрос: если древние люди были так хорошо адаптированы к окружающей среде – до такой степени, что их гены даже улучшили способность к адаптации наших предков сапиенсов, – почему тогда они вымерли? Долгое время ходили самые разные, более или менее фантастические теории, основанные на данных геологии и палеоантропологии, по поводу причин их вымирания: климатические изменения, извержения вулканов, разного рода болезни. Вполне вероятно, что правда может оказаться гораздо проще и не такой лестной для наших предков: именно экспансия хомо сапиенса повлекла за собой исчезновение его древних собратьев.

Самое правдоподобное предположение – что наши предки сапиенсы занимали ту же экологическую нишу и добывали пропитание тем же способом, что и древние люди, но при этом размножались более успешно и таким образом выжили и сохранились до настоящего времени. А значит, вопрос не в том, чтобы найти причину вымирания древних людей, но скорее понять, какие именно факторы делают нас столь «инвазивным», то есть столь агрессивно распространяющимся видом. Действительно, единственным общим обстоятельством, сопутствующим вымиранию различных групп древних людей на пространстве всей нашей планеты, стало появление Homo sapiens! Какой бы ни была географическая среда, все группы гомининов, с которыми сосуществовали сапиенсы – в Евразии с Homo neanderthalensis, в Восточной и Юго-Восточной Азии с Homo denisovensis, Homo floresiensis и Homo luzonensis, и в Африке с Homo naledi – вымерли с прибытием Homo sapiens. Как подчеркивает Жан-Жак Юблен, вследствие тех особых способов, какими наш вид эксплуатирует окружающую среду и взаимодействует с другими видами, история всегда заканчивалась одним и тем же образом: другие группы людей замещались и частично ассимилировались сапиенсами. Другие исследователи смотрят на вещи иначе и утверждают, что неандертальцы, как и денисовцы, никуда не исчезали: они продолжают жить «в нас».

Часть III

Адаптация к окружающей среде

Так кто же мы такие, в конце концов? В какой-то мере мы уже ответили на этот вопрос, разбирая историю наших завоеваний и смешений. Но генетика позволяет сказать еще больше: мы, кроме того, являемся и результатом более чем двухсоттысячелетней истории биологической адаптации к окружающей нас среде. Адаптация – это механизм, позволяющий виду меняться, когда меняются условия окружающей среды, и в результате отбора выживают и размножаются индивиды с признаками, полезными и более выгодными в новых условиях. В этой главе мы рассмотрим, как наш вид адаптировался к окружающей среде, поговорим о различных формах естественного отбора и его «следах» в нашем геноме, о которых мы узнаем все больше по мере расшифровки. Мы упомянем способность к речи, цвет кожи, рост, способность усваивать молоко, устойчивость к холоду, к недостатку кислорода и многие другие признаки. Это очень поучительная история: она показывает удивительную изобретательность живого существа.

Широкий диапазон фенотипического разнообразия, наблюдаемого сегодня среди популяций людей, наш внешний облик, различия в способностях к усвоению тех или иных продуктов или в восприимчивости к болезням – все это во многом результат естественного отбора. Исследования, ставящие перед собой задачу лучше понять, каким образом естественный отбор определял адаптации человеческих популяций к среде обитания, проводятся с использованием методов и инструментов геномики, позволяющих, например, обнаруживать признаки отбора в некоторых генах и даже различать отдельные формы, которые может принимать естественный отбор. Мы представим здесь панорамный обзор результатов, полученных при помощи этих инструментов.

Трудности адаптации

Люди вышли из Африки и сумели менее чем за 60 000 лет заселить всю Землю. Сегодня мы встречаем людей на всех участках суши, какие только есть на планете, в самых разных условиях окружающей среды – от засушливых и жарких африканских саванн до суровых арктических льдов, редко освещаемых солнцем; от влажных тропических лесов Центральной Африки или юго-востока Азии до экстремальных и очень неблагоприятных условий жизни на большой высоте, в Гималаях или в Андах, где воздух беден кислородом; не говоря уже об огромных, одетых в бетон пространствах больших городов вроде Нью-Йорка или Парижа, иногда достигающих размеров гигантских мегаполисов – таких, как Токио, Дели, Шанхай или Сан-Паулу.

Такая вездесущность нашего вида стоит того, чтобы о ней задуматься. На своем пути люди встречали крайне разнообразный климат, им пришлось приноравливаться к различным источникам пропитания, более или менее скудным или обильным, трудно- или легкодоступным, они вынуждены были противостоять самым разным и очень опасным хищникам и патогенам: как же им удалось адаптироваться? с какой скоростью? используя какие механизмы? Почему у нас разный внешний облик или разная чувствительность к ряду болезней, несмотря на все наше генетическое сходство между собой и юный возраст нашего вида? Это несомненный факт: фенотипическое разнообразие, наблюдаемое у человека, бесконечно. Всех различий между индивидами не перечесть – часто эти различия не имеют особых проявлений, но иногда связаны с болезнями. Хотя окружающая среда и играет важную роль, все же именно генетическое разнообразие является определяющим фактором фенотипического разнообразия.

В этом контексте популяционная генетика, и особенно синтетическая теория эволюции – плод трудов Фишера, Райта, Холдейна, Добржанского, Хаксли, Майра и других, – предоставила теоретическую и математическую базу, необходимую для установления определяющих факторов эволюции на уровне генетической, а значит, и фенотипической изменчивости. В ходе своих миграций по земному шару люди сталкивались с очень разными условиями, к которым они адаптировались – отчасти благодаря естественному отбору. Эта предпосылка составляет основу дарвиновской теории – в отличие от теории нейтральной эволюции Кимуры, занимающего в этом отношении другую позицию.

Реальное положение вещей где-то посередине между двумя этими теориями. Такое мнение высказала японка Томоко Охта, ученица Кимуры, предположив, что большинство мутаций являются скорее слабовредными, чем нейтральными. Ее теория известна под названием «почти нейтральной» теории эволюции. Эти теории не противоречат друг другу полностью: все они утверждают, что лишь малая часть мутаций в пределах одного вида или между разными видами обладает адаптивной ценностью. Благодаря достижениям в геномике за последние годы, детальное изучение наследия естественного отбора, отразившегося на геноме человека – даже если оно очень незначительно, – оказалось ключевым фактором для выявления генов, отвечающих за морфологическое и физиологическое разнообразие, наблюдаемое среди людей. Геномика, кроме того, позволяет лучше понять генетическую архитектуру адаптивных фенотипов.

Естественный отбор: его принципы и формы

Естественный отбор основан на трех главных принципах: изменчивость, адаптация и наследование.

Прежде всего, должна существовать изменчивость: создаваемое ею разнообразие – это материал для естественного отбора. По сути, именно различия могут стать в той или иной окружающей среде преимуществами – или недостатками – для организмов: отбор – это следствие такого относительного преимущества в виде репродуктивного успеха[73].

Рассмотрим классический пример: шея жирафа. Если у всех жирафов в африканской саванне шея одной и той же длины, то все они имеют равные возможности – и равные ограничения – чтобы дотянуться до веток деревьев и питаться их листьями. Эволюция – как ее понимают со времен Дарвина – предполагает наличие вариаций. Принцип изменчивости означает, что не у всех жирафов шея одинаковой длины: между ними есть различия. Поэтому жирафы с немного более длинной шеей способны получать немного больше пищи, тогда как для других жирафов задача добыть пропитание становится более трудной. То есть в борьбе за доступные источники пищи некоторые особи имеют больше преимуществ. В этом заключается второй главный принцип адаптации: длинношеие жирафы питаются лучше своих короткошеих сородичей, они лучше приспособлены к условиям окружающей среды. А это значит, что они имеют больше шансов на выживание и успешное размножение: именно это является показателем адаптации. Наконец, третий главный принцип естественного отбора – это наследование: длинношеие жирафы передают эту «черту» своему потомству, и таким образом – поскольку они лучше адаптированы к окружающей среде – черта «длинношеести» будет все чаще встречаться в популяции жирафов благодаря естественному отбору.

Эти принципы довольно просты. Однако при реальном функционировании живого организма, как это часто бывает, все куда сложнее. Ведь естественный отбор работает в отношении самых разнообразных форм, происходит на различных временных и пространственных уровнях и действует с разной интенсивностью.

Для начала, на уровне фенотипа мы можем различить три типа естественного отбора. Прежде всего, это стабилизирующий отбор: он отдает предпочтение умеренной выраженности фенотипических признаков, а не крайним их проявлениям и таким образом поддерживает «статус-кво» данного фенотипа. Рассмотрим, к примеру, рост, который является очень изменчивым количественным признаком нашего вида – Homo sapiens. Северные европейцы заметно выше, чем южные, и даже нет необходимости сравнивать их с другими популяциями, известными низким ростом – такими, как американские индейцы, некоторые популяции Филиппин или пигмеи Центральной Африки. В случае стабилизирующего отбора как самые высокие, так и самые низкорослые индивиды имеют меньшее преимущество по сравнению с индивидами среднего роста. Следовательно, с течением времени большинство представителей одной популяции будут среднего роста. Этот механизм уменьшает разброс показателей роста, но средние показатели в популяции не изменяет.

Второй тип естественного отбора – это движущий (направленный) отбор, который отдает преимущество крайним проявлениям какого-то отдельного признака – например, низкого роста у пигмеев, лучше подходящего для выживания во влажных тропических лесах Центральной Африки. В процессе работы этого типа естественного отбора, составляющего основу дарвиновской теории эволюции, средние показатели роста в популяции со временем значительно снизятся, даже если разброс показателей останется неизменным.

Наконец, гораздо более редкий тип естественного отбора – это дизруптивный (разрывающий) отбор, когда преимущество получают крайние проявления фенотипических признаков по сравнению с их средними значениями, встречаемость которых в итоге уменьшается. Конечно, в примере с человеческим ростом трудно представить причины, по которым индивиды маленького и большого роста могли бы иметь преимущество по сравнению с теми, у кого средний рост. Но не в случае с колюшкой! Размер этой рыбки позволяет нам наблюдать отбор данного типа: колюшки с крайними показателями размера, как самые большие, так и самые маленькие, получили преимущество благодаря своим адаптивным функциям – каждая из этих крайностей оказалась по-своему выгодна для доступа к имеющимся источникам пропитания. Дизруптивный отбор потенциально может привести к особой форме видообразования – симпатрическому видообразованию[74], которое происходит без географической изоляции.

Как мы видели в случае с шеей жирафа, естественный отбор воздействует на фенотипы – это характерные для организмов признаки (например, более длинная шея), которые иллюстрируют механизмы произошедшей адаптации организмов, поскольку некоторые из них были «отобраны» и полезны для репродуктивного успеха. Но передается по наследству генотип, связанный с тем или иным фенотипом и в большей или меньшей степени его определяющий. Получается, что даже если генотипы индивидов не являются непосредственным объектом естественного отбора, он все же оказывает на них сильное влияние. По различию генотипов можно выделить две формы естественного отбора: когда аллель связан с неблагоприятным признаком, то говорят об отрицательном отборе; если же, наоборот, с благоприятным, то о положительном отборе.

Отрицательный отбор: удаление вредных мутаций

Отрицательный (очищающий) отбор устраняет вредные аллели в популяции. Это самая распространенная форма естественного отбора в геномах. Подсчитано, что в человеческом организме от 38 до 75 % всех новых мутаций, изменяющих кодируемую аминокислоту, подвергаются действию умеренного или сильного отрицательного отбора. Регулярное «очищение» от вредных мутаций может также повлечь за собой случайное устранение некоторых нейтральных мутаций: тогда говорят о фоновом отборе (background selection). Выборочное удаление нарушающих адаптацию аллелей в популяции происходит со скоростью, которая зависит от двух факторов: от негативного эффекта аллеля (или коэффициента отбора) и от эффективного размера популяции (обозначаемого N). Летальная доминантная[75] мутация немедленно исчезнет вместе с носителем, тогда как слабо вредная мутация может довольно долго продержаться в популяции, прежде чем ее встречаемость снизится. Точно так же в популяциях с большим эффективным размером (эффективный размер популяции – это число индивидов, участвующих в ее репродуктивном успехе) естественный отбор теоретически будет более эффективным, и вредные мутации будут уничтожаться быстрее, чем в популяциях с малым эффективным размером, где влияние дрейфа генов сильнее и способно поддерживать эти мутации.

Результаты недавних исследований помогли нам лучше понять, каким образом история человеческих популяций в целом и их эффективный размер в частности могут подавлять отрицательный отбор. Отмечено, что популяции, вышедшие не из Африки, обладают бо́льшим числом генетических вариантов, в гомозиготном состоянии оказывающих негативный эффект на ключевые гены, по сравнению с африканскими популяциями. Это согласуется с менее эффективным отрицательным отбором в популяциях с меньшим эффективным размером – таких, как европейцы или азиаты.

Может казаться, что эволюция популяции имеет лишь слабое влияние на средний груз «вредных» мутаций у каждого индивида, но исследователями убедительно доказано, что дрейф генов сильнее влияет на частоту «слабовредных» мутаций в популяциях, сокративших свою численность из-за эффекта бутылочного горлышка (по сравнению с популяциями с более значительной численностью). Получается, что число «вредных гомозиготных» генотипов в популяции увеличивается пропорционально их удаленности от Африки: чем дальше мы от африканского континента, тем меньше генетическое разнообразие людей, зато «вредных» гомозиготных мутаций становится все больше. Например, как охотники-собиратели, так и земледельцы Африки имеют меньше вредных мутаций, чем народы Сибири или народы майя – две популяции, которые считаются одними из последних заселивших планету групп, а значит, именно на них закончилось действие «серийного эффекта основателя», свойственного, как мы видели, процессу заселения планеты сапиенсом.

Эта тенденция еще более заметна в популяциях, перенесших демографические потрясения, которые по той или иной причине значительно снизили их эффективный размер. Квебекцы[76], подвергшиеся сильному эффекту основателя, или финны, испытавшие эффект бутылочного горлышка, несут больший груз «вредных» мутаций, чем растущие с точки зрения демографии популяции – такие, как французы или большинство европейских популяций. Более того, эти мутации могут в некоторых случаях привести к полному нарушению работы генов. Исследование, основанное на секвенировании около 3000 экзомов (т. е. частей геномов, кодирующих белок, совокупность всех экзонов) финской популяции, показало, что в ней чаще встречаются мутации типа «потеря функции», чем в других европейских популяциях. Некоторые из этих мутаций даже связаны с клинически важными признаками – например, уровень витамина В_12 в организме или предрасположенность к сердечно-сосудистым заболеваниям.

Наиболее выражено влияние дрейфа генов в небольших популяциях, где естественный отбор еще не успел отбраковать отдельные вредные мутации, что проявляется в виде распространения некоторых заболеваний. Это иллюстрируют множество примеров: в их числе врожденная хлоридная диарея – редкое и тяжелое детское кишечное заболевание, особенно часто встречающееся в популяциях финнов; семейная дизавтономия[77] – серьезное нарушение деятельности автономной нервной системы, приводящее к нарушению работы ряда систем органов, характерное для некоторых популяций еврейского происхождения; или же наследственная глухота, часто наблюдаемая в изолированных этнических общностях в центре Коста-Рики.

Положительный отбор: когда люди заговорили

В отличие от отрицательного отбора, избавляющего от вредных мутаций, положительный отбор действует на мутации, благоприятные для выживания. Этот механизм работает в разных масштабах времени: мы можем рассматривать его влияние, начиная с момента нашего отделения от общего с шимпанзе предка 5 или 6 миллионов лет назад или начиная с появления земледелия около 10 000 лет назад. Положительный отбор может привести к изменениям, которые или будут общими для всех индивидов внутри одного вида и отличать его от другого вида (отбор на уровне вида), или будут присутствовать в специфической популяции людей (локальный отбор). Исследование естественного отбора в различные эпохи может быть полезным для получения важных сведений о специфических эволюционных процессах или о ключевых эволюционных новшествах.

Один из характерных примеров отбора на уровне вида связан с геном FOXP2. В научно-популярной литературе он часто называется геном языка – это, конечно, неверно: было бы очень наивно полагать, что в таком сложном фенотипическом признаке, каким является характерная для нашего вида осмысленная речь, задействован один-единственный ген. В 2001 году британские исследователи идентифицировали у членов одной семьи мутацию FOXP2, меняющую белковую последовательность. У носителей этой мутации наблюдались трудности с речью: это было расстройство, связанное с нарушением артикуляции, необходимой для членораздельного произнесения слова (речевая диспраксия), а также расстройство письма.

Последовательность аминокислот белка FOXP2 очень консервативна, то есть мало изменилась в ходе эволюции позвоночных. Мы знаем, что она регулирует развитие разных участков мозга, включая те, что задействованы в воспроизведении речи – как, например, зона Брока. У людей современного типа и неандертальцев белковая последовательность FOXP2 совпадает. Она отличается от последовательности у шимпанзе, горилл и макак двумя несинонимическими[78] мутациями. Таким образом, в ходе шести последних миллионов лет эволюции, после того как предки людей отделились от шимпанзе, две мутации возникли только в ветви человека; вместе с тем последовательность FOXP2 за все 130 миллионов лет эволюции позвоночных, начиная с мыши, оставалась практически неизменной.

Следовательно, как представляется, благодаря положительному отбору на уровне вида эволюция человеческого гена FOXP2 ускорилась, поскольку все люди являются носителями этих двух мутаций. Результаты исследований позволили многим ученым предположить, что этот ген может быть задействован в обретении человеком речи, являющейся отличительной особенностью нашего вида. Нужно подчеркнуть такой факт: когда эти две мутации были внесены в ген FOXP2 мыши, то у таких «гуманизированных» мышей наблюдались изменения в уровне дофамина, морфологии нейронов, синаптической пластичности[79] и, что любопытно… звуков, издаваемых их мышатами! Бесспорно, для формирования у людей членораздельной речи необходимы и другие гены, но роль гена FOXP2 в возникновении этого сложного признака кажется все более и более очевидной.

Локальная адаптация популяций к окружающей среде

Мы упомянули, что природа не делает скачков. А еще она не делает подарков биологу: пути ее разнообразны и сложны – это настоящий клубок, который не так легко распутать. Понятие естественного отбора открывает для нас длинный ряд разных форм и вариантов, которые сегодня позволяет изучить генетика. Таким образом, будь то отбор на уровне вида или локальный отбор, – положительный отбор может идти самыми разными эволюционными путями. Каждая из этих форм отбора оставляет вокруг отобранной области генома очень характерные молекулярные сигнатуры, выявляемые сегодня при помощи постоянно совершенствующихся методов статистики. Эти тесты, исходя из природы анализируемых генетических данных, могут рассказать нам об эпохе, в которую произошел отбор.

Согласно модели так называемого классического селективного выметания, положительный отбор действует в отношении возникшей благоприятной мутации, благодаря чему частота ее появления будет увеличиваться. Случай с геном FOXP2 является хорошим примером селективного выметания на уровне человеческой родословной. Но существуют и альтернативы этой классической модели – например, отбор существующего разнообразия, который подразумевает сохранение уже присутствующего в популяции аллеля, частота встречаемости которого будет увеличиваться вслед за изменениями окружающей среды. Другая альтернатива – это полигенный отбор: такая модель описывает одновременный отбор мутаций во многих генах. В этом случае, в отличие от классического селективного выметания, каждая мутация вносит лишь небольшой вклад в увеличение адаптации. Наконец, адаптация к окружающей среде может также происходить благодаря стабилизирующему отбору – форме естественного отбора, сохраняющей функциональное разнообразие.

Если говорить о человеческих популяциях, то локальный отбор на основе модели классического стабилизирующего выметания, несмотря на свою редкость, остается самым исследованным механизмом. Полногеномный анализ в различных популяциях планеты позволил нам выявить несколько сотен областей генома, где отмечаются свидетельства положительного отбора в период между 45 000 и 1500 лет назад. Эти области генома были идентифицированы на основании молекулярных сигнатур, характерных для положительного отбора – таких, как степень дифференциации популяции или размер гаплотипов[80]. Все эти исследования сходятся во мнении, что отбор, связанный с адаптацией человека к меняющейся окружающей среде, воздействует на специфические благоприятные мутации в популяции или в географическом регионе. В свою очередь эти мутации влияют на меняющиеся фенотипические признаки индивида – такие, как рост, пигментация кожи, иммунный ответ, переносимость лактозы, метаболизм жирных кислот или уровень гемоглобина в крови.

В 2008 году мы решили проверить предположение, что изменчивость фенотипов, наблюдаемая в популяциях людей, отражает различия в локальной генетической адаптации. Для этого мы использовали пангеномный[81] подход, оценив степень различия для около 2,8 миллиона мутаций в нескольких человеческих популяциях. Мы увидели, что положительный отбор усилил главным образом те различия между популяциями, которые касаются несинонимических мутаций, а также мутаций, локализованных в регуляторных участках ДНК. Наше исследование одним из первых показало, что естественный отбор обеспечивает локальную адаптацию популяций путем повышения вариабельности некоторых генов. Благодаря пангеномному подходу нам удалось идентифицировать более 500 генов, подвергшихся сильному воздействию отбора в отдельных популяциях. Функции этих генов очень разнообразны: одни отвечают за пигментацию кожи, другие – за взаимодействие организма с патогенами или за метаболический синдром (ожирение, диабет, повышенное давление). Кроме того, этот подход позволил нам показать на уровне целого генома, что генетические различия между географически удаленными друг от друга популяциями в значительной степени усиливаются явлениями локальной адаптации к окружающей среде.

Позднее десятки других исследований, используя разные статистические методы, проверили и подтвердили это предположение. Например, в 2013 году команда Пардис Сабети из Гарвардского университета воспользовалась полученными при реализации проекта «1000 геномов» полногеномными последовательностями, чтобы изучить масштабы положительного отбора в различных популяциях мира. При этом исследователи идентифицировали более 400 областей генома, потенциально затронутых положительным отбором: из них 35 они охарактеризовали как «очень устойчивые» – учитывая мутации, меняющие белковую последовательность.

Однако основной проблемой всех этих исследований является обнаружение областей ложноположительных сигналов[82], потому что довольно значительная часть генов – кандидатов для положительного отбора изучена не более, чем в одном исследовании, и их участие в отборе не подтверждено другими. Фактически восстановить полную картину того, каким образом локальный отбор повлиял на фенотипическую изменчивость человека, пока очень трудно. Прежде всего нужно идентифицировать области генома, где проявляется действие отбора, затем – фенотипы, на которые воздействует отбор, и, в идеале, – внешние условия, его определяющие. Тем не менее изучение локального отбора в популяциях, живущих в экстремальных условиях или имеющих своеобразную диету, дает нам возможность лучше понять адаптивную природу физиологического ответа человека на воздействие окружающей среды. Ниже мы обратимся к ряду самых убедительных примеров локальной адаптации человека – как на генетическом, так и на фенотипическом уровне.

Усвоение молока: знаковый случай положительного отбора

Существует один знаковый случай положительного отбора у человека, который часто приводится в пример: это ген лактазы LCT, отвечающий за переносимость лактозы во взрослом возрасте. У большинства людей способность переваривать лактозу, в значительном объеме присутствующую в молоке, быстро снижается после отлучения в младенческом возрасте от груди. Тем не менее, мы уже давно наблюдаем большое разнообразие этого фенотипа в различных человеческих популяциях – представители некоторых из них переваривают молоко и во взрослом возрасте. Существует явная корреляция между способностью переваривать молоко и образом жизни: у представителей популяций, чей образ жизни основан на земледелии и скотоводстве, чаще встречается фенотип переносимости лактозы. Это популяции Северной Европы и, в меньшей степени, Центральной и Южной Европы, а также популяции Ближнего Востока, Восточной Африки, Центральной и Южной Азии. На основании такой корреляции исследователи выдвинули гипотезу, что переносимость лактозы стала преимуществом при отборе: потребление свежего молока и молочных продуктов в северных широтах позволило людям получать достаточное количество калорий и усваивать кальций, а в засушливых зонах – увеличивать объем потребляемой влаги за счет содержащейся в молоке воды. Таким образом, культурные нововведения – такие, как скотоводство и использование его продуктов, – создают «удобные случаи» для адаптации, которые отражаются в геноме и участвуют в биологическом формировании вида и его эволюции.

В течение последних двадцати лет эта гипотеза была многократно подтверждена. Было обнаружено, что способность переваривать молоко во взрослом возрасте – в силу устойчивости экспрессии гена LCT – находится под генным контролем: впервые регулирующая мутация экспрессии гена LCT (T-13910) была идентифицирована у европейцев. После этого были определены и другие мутации (C-14010, G-13915, G-13907), связанные с перевариванием молока взрослыми людьми в других популяциях – в Африке и на Ближнем Востоке. Например, мутация C-14010 чаще всего встречается в популяциях скотоводов Танзании и Кении, а мутации G-13915 и G-13907 распространены на севере Судана, но присутствуют также и в Кении. Эти мутации демонстрируют молекулярные сигнатуры сильного положительного отбора, подтверждая тем самым, что переносимость лактозы была фенотипическим признаком, крайне полезным для выживания – и, следовательно, важным для адаптации этих популяций к местной окружающей среде.

Подчеркнем одну деталь, представляющую особый интерес: датировки этих мутаций, находившихся под влиянием положительного отбора, выполненные командой Сары Тишкоф из Пенсильванского университета, указывают на срок начала отбора примерно 9 000 лет для европейских популяций и от 3000 до 7000 лет – для африканских. Эти датировки в полной мере согласуются с другими данными, так как они соотносят начало отбора с моментом, когда эти популяции начали осваивать земледелие и скотоводство. Перед нами поразительный пример конвергентной, или «сближающей» эволюции, которая приводит к приобретению одного и того же фенотипа вследствие независимых мутаций. Одни и те же культурные навыки – один и тот же отбор. То есть это еще и пример локальной адаптации под влиянием положительного отбора, связанного с похожим образом жизни популяций, а именно одомашниванием скота и употреблением молока взрослыми.

Солнце, проникающее под кожу: климат и пигментация человека

Если не учитывать рассмотренный выше пример локальной адаптации к диете, то в основном человеку приходилось адаптироваться к самым разнообразным климатическим условиям планеты, включая экстремальные, например опасности тропического леса, недостаток кислорода в высокогорных местностях или холод Арктики. Как это происходило? Какие эволюционные механизмы были задействованы? Несколько лет назад команда Анны ди Риенцо из Чикагского университета взялась за исследование мутаций, связанных с адаптацией человека к меняющимся показателям окружающей среды: температуре, влажности, инсоляции (уровень освещенности солнцем), осадкам. Ученые уже давно подозревали, что изменчивость некоторых фенотипических признаков человека – например, пигментации кожи, основного обмена веществ (потребности в энергии, необходимой для жизнедеятельности организма), роста или формы тела – могла быть результатом различных адаптаций к климатическим условиям. Проанализировав изменчивость генома 61 популяции из разных уголков мира, эта американская команда исследователей выяснила механизмы генетической адаптации к климату, соотнеся частоту мутаций генома с различными климатическими показателями. Более того, некоторые из этих мутаций влияют на пигментацию кожи, на цвет и структуру волос, а также на иммунитет и на восприимчивость организма к инфекциям или раку. Эти результаты демонстрируют на уровне генома, что адаптация популяций к климату сформировала фенотипическое разнообразие, которое мы наблюдаем сегодня среди людей.

Изменение пигментации кожи – один из самых поразительных примеров фенотипического разнообразия человека. В отличие от других приматов кожа человека лишена густого волосяного покрова и напрямую контактирует с окружающей средой. Таким образом, нахождение под прямыми лучами солнца является основной движущей силой эволюции пигментации человека, при этом отбор благоприятствует темной пигментации в низких географических широтах, так как она обеспечивает защиту от вызываемых солнцем повреждений кожи (например, меланомы), и помогает избежать разрушения светом фолиевой кислоты – ключевого метаболита, необходимого для развития нервной трубки у эмбрионов, а также сперматогенеза. С другой стороны, отбор благоприятствует более светлой пигментации в высоких широтах – она необходима для поддержания выработки витамина D, синтезируемого в коже под воздействием ультрафиолетовых лучей, в зонах, где уровень УФ-излучения более низкий.

За последнее десятилетие был идентифицирован целый ряд генов[83], связанных с изменением цвета кожи, и в некоторых из них присутствуют сигнатуры положительного отбора. Кроме того, на основании недавно проведенного анализа 230 образцов древних индивидов, живших в разные времена, от 8000 до 2000 лет назад, ученые пришли к заключению, что генетический вариант, связанный с кожей более светлого цвета, вероятно, закрепился у европейцев относительно поздно – в течение последних четырех тысяч лет.

Хотя было идентифицировано множество мутаций, связанных с цветом кожи, большинство исследований касались европейских популяций. К сожалению, это достаточно общее правило для исследований в геномике человека, из-за чего генетические основы цвета кожи индивидов в Азии или в Африке остаются плохо изученными. В той же самой Африке существует бесконечное разнообразие пигментации кожи, и гамма ее оттенков очень широка: от интенсивно темного цвета у нилотских скотоводов до гораздо более светлого оттенка у охотников-собирателей сан в Южной Африке. За последнее время два исследования были посвящены этому вопросу – одно Сары Тишкоф из Пенсильванского университета, другое – Бренны Хенн из Калифорнийского университета в Дейвисе. В результате были идентифицированы новые гены, связанные с пигментацией кожи в африканских популяциях. Помимо этого, исследования показали, что пигментация кожи в Африке имеет гораздо более сложную генетическую основу, чем в Европе, где изменчивость фенотипа объясняется небольшим количеством мутаций. Вместе с тем географическое распределение африканских мутаций, отвечающих за пигментацию кожи, представляется результатом генетической адаптации к разным широтам. В ряде случаев эти мутации могут быть связаны с миграциями – как в случае мутации, вызвавшей более светлый цвет кожи[84] и появившейся в Восточной Африке вследствие притока генов из Евразии за период от 3000 до 9000 лет назад.

Все исследования сходятся на том, что пигментация кожи людей является признаком, находящимся под сильным влиянием естественного отбора. Зато похоже, что в эволюционном процессе пигментации глаз и волос – о ее генетической основе мы узнаем сегодня все больше и больше – естественный отбор не играет значительной роли. Вероятно, в современном распределении этих фенотипов задействованы другие факторы – специфические демографические явления или дрейф генов.

Половой отбор также важен для эволюции человеческих фенотипов. Он определяется «сексуальной» конкуренцией, когда при выборе полового партнера предпочтение отдается определенным физическим, морфологическим характеристикам – например, цвету волос или глаз. Дарвин твердо верил, что половой отбор является главной силой, формирующей фенотипические различия между популяциями людей. Тем не менее, роль полового отбора в распределении цвета волос и глаз среди человеческих популяций еще не изучена во всех деталях. Что касается его влияния на пигментацию кожи, то, как представляется, большой роли он не сыграл, но, возможно, повысил уровень полового диморфизма (различия во внешности мужских и женских особей одного и того же вида), выраженного в отдельных популяциях цветом кожи. Действительно, некоторые исследования показывают, что в ряде культур Восточной и Южной Азии мужчины предпочитают женщин с более светлой кожей: возможно, этот факт тоже повлиял на более светлую пигментацию, в принципе наблюдаемую у женщин по причине острой нехватки витамина D в период беременности и лактации.

Холод и омега-3 жирные кислоты

Но кроме солнца есть еще и холод… Безусловно, арктический климат – один из самых суровых на Земле, с его низкими температурами и скудным освещением. Это настоящий вызов для адаптации любого живого существа, и человека в том числе. Представители многих культур, живущие на территории Арктики, смогли приспособиться к такому климату – среди них чукчи и эвенки в Сибири, саамы на севере Европы, а также инуиты в Северной Америке и Гренландии. Этим популяциям пришлось адаптироваться не только к морозам, но и к питанию дарами моря, богатому омега-3 полиненасыщенными жирными кислотами: большим содержанием этих кислот отличается мясо тюленей и китов, а также рыба, обитающая в холодных морях. Генетическая основа адаптации к холоду и такой своеобразной диете долго оставалась неизученной. Но в последнее время этому вопросу был посвящен ряд исследований, изучающих изменчивость генома и формы естественного отбора в популяциях, живущих на Крайнем Севере.

Первое исследование, в 2014 году, было проведено на популяциях чукчей, эскимосов и коряков из Восточной Сибири. Секвенируя их геномы и сравнивая их с генетическим материалом других популяций, живущих за полярным кругом, исследователи идентифицировали несинонимическую мутацию в гене CPT1A, которая часто (около 70 %) присутствует в этих популяциях, демонстрируя выраженные сигнатуры положительного отбора. Встречаемость этой мутации быстро выросла в период от 6000 до 23 000 лет назад по причине одного из самых высоких коэффициентов отбора, когда-либо обнаруженных в человеческих популяциях. Та же самая мутация присутствует у 50 % инуитов Канады и Гренландии. Но эта мутация также ассоциируется с гипогликемией и высокой детской смертностью.

Почему же мутация, связанная с вредоносным для человека эффектом и напрямую влияющая на выживаемость, стала объектом положительного отбора? И как она достигла такой высокой распространенности? Ответ заключается в функции белка, кодируемого геном CPT1A, – он транспортирует длинноцепочечные жирные кислоты в митохондрии для дальнейшего использования в реакции окисления. Таким образом эта мутация, пусть и вредоносная, дает популяциям полярных областей преимущество в обмене веществ, позволяющее им усваивать пищу, богатую жирами. Позже мы увидим и другие примеры этого парадокса эволюции – то есть вредных побочных эффектов естественного отбора в прошлом, действующих на здоровье индивидов в настоящем.

Следуя той же логике, два независимых исследования изучили, каким образом инуиты Гренландии адаптировались к окружающей их среде. Первое искало генетические основы диабета второго типа, уровень заболеваемости которым особенно высок в этой популяции. Проведя генетический анализ ассоциаций, ученые идентифицировали мутацию в гене TBC1D4, влияющую на повышение уровней глюкозы и инсулина в крови. Эта мутация встречается с частотой около 20 % у инуитов, но она практически отсутствует у всех других популяций в мире. Хотя и соблазнительно думать, что адаптация к традиционному для инуитов гипогликемическому режиму питания благоприятствовала распространению этой мутации, которая, помимо прочего, влияет на усвоение глюкозы, выбор между двумя гипотезами – влиянием отбора и дрейфом генов – пока остается открытым.

Именно этому вопросу посвящено второе исследование, изучавшее, каким образом естественный отбор участвовал в адаптации инуитов к холодному климату и богатой жирами пище. Если рассматривать целый геном, то наиболее выраженные сигнатуры находятся в области генов, связанных с превращением насыщенных жирных кислот в ненасыщенные (так называемая десатурация) (FADS1-FADS2-FADS3), за которыми следуют два гена (WARS2 и TBX15), влияющие на соотношение обхвата бедра и талии и на дифференциацию адипоцитов[85], что предполагает возможное участие в адаптации к холоду. Что же касается давления отбора на гены FADS, то кажется логичным думать, что оно связано с диетой инуитов, богатой жирными кислотами. Еще более интересен факт, что эти же самые гены сильно влияют на рост и вес, а также препятствуют повышению уровней холестерина и триглицеридов[86]. Этот пример наглядно показывает, как плейотропия (явление, когда один и тот же ген задействован в формировании нескольких фенотипических признаков) может оказывать серьезное влияние на фенотип популяции. Действительно, естественный отбор благоприятствовал мутациям в генах FADS в ответ на режим питания инуитов, но оказалось, что они влияют не только на метаболизм жирных кислот, но и на другие характеристики фенотипа – такие, как маленький рост.

Исследование, проведенное в 2018 году, целенаправленно сосредоточилось на адаптации к холоду, изучая эволюционную историю гена TRPM8 – это единственный известный температурный рецептор, задействованный в распознавании холода и реакции на него с помощью физиологической терморегуляции. Описана мутация гена в его регуляторной области: мы находим в популяциях, живущих в северных широтах, вариант гена TRPM8, который изменяет уровень его экспрессии и имеет признаки положительного отбора. Два доказательства поддерживают предположения об адаптивной природе этой мутации: значительная разница в частоте встречаемости мутации в зависимости от популяции и ее географическое распределение. Ее частота варьируется от 5 % (у нигерийцев) до 88 % (у финнов). И следовательно, ее географическое распространение зависит от широты и от температуры.

Тем не менее, речь идет не о естественном отборе путем классического селективного выметания, но скорее об отборе среди существующего разнообразия. Мутация гена, задействованного в терморегуляции (TRPM8), появилась еще в Африке, где ее эволюция была нейтральной. А вот в Евразии она стала появляться все чаще с началом положительного отбора около 25 000 лет назад, совпавшим по времени с последним ледниковым максимумом. Сравнение этой информации с данными древней ДНК указывает, что мутация распространилась в Европе с очень высокой частотой от 3000 до 8000 лет назад. Но есть и цена, которую пришлось заплатить за адаптацию к холоду: эта мутация также связана с высокой предрасположенностью к мигрени, и этим объясняется значительно большая встречаемость этой болезни в популяциях европейского происхождения.

Что значит расти в тропическом лесу? Влажность и рост

И в завершение нашего визита в зоны с негостеприимным климатом нужно упомянуть тропики: само это слово может погрузить нас в сладкие мечты, но в реальности местный климат от них очень далек. Люди смогли адаптироваться к экстремальному климату северных широт, но им также пришлось сталкиваться и с жарким влажным климатом, и следы этого остались в их геноме – вот еще одна тема, которая увлекла антропологов и генетиков в ходе последнего десятилетия. Наравне с арктическим, климат тропических лесов является одним из самых суровых в мире. Для него характерны высокие температуры, значительный уровень влажности и большое разнообразие возбудителей инфекционных заболеваний. Обитатели тропического леса обычно живут недолго, что напрямую связано с их размножением и проявляется, следовательно, в более сильном воздействии отбора.

Самым характерным фенотипическим признаком обитателей тропического леса является их маленький рост (менее 1,5 метра у взрослых мужчин). Мы встречаем этот «фенотип пигмея» у отдельных популяций охотников-собирателей на всей территории Африки, а также в Азии и Южной Америке. Среди всех этих популяций выделяются охотники-собиратели эфе, населяющие тропический лес провинции Итури Демократической Республики Конго: они обладают самым низким ростом – для женщин средний рост составляет 136 сантиметров, а для мужчин 143 сантиметра.

Как понять, в чем причина появления этого общего признака в Африке, Азии и Южной Америке? Развитие этого фенотипа можно рассматривать как адаптивный ответ на очень похожие ограничения, накладываемые жизнью в тропическом лесу и связанные с климатом в различных зонах планеты. Был выдвинут целый ряд гипотез, предлагающих объяснение низкого роста у представителей этих популяций: недостаток пищи, защита от перегрева, связанного с крайней степенью влажности, возможность удобнее передвигаться по лесу и (или) эволюционный компромисс между ранним прекращением роста и началом репродуктивного возраста, поскольку эти популяции, как правило, имеют меньшую продолжительность жизни. Какой же из этих гипотез отдать предпочтение? За последние годы исследования в области геномики человека и популяционной генетики получили новые данные, позволяющие лучше понять генетические основы фенотипа пигмеев и природу отбора, который его формирует.

Охотники-собиратели тропического леса Центральной Африки, которых долгое время называли пигмеями, стали объектом многочисленных исследований в течение последних лет. Самые разные команды ученых из Франции и других стран взялись за вопрос их генетической адаптации к жизни в лесу – в частности, команда Поля Вердю и Эвелин Эйер из Национального музея естественной истории в Париже и команда, состоящая из Этьена Патэна и меня самого, из Института Пастера. В результате этих исследований был идентифицирован целый ряд генов, или участков генома, задействованных в изменении роста и в то же время несущих сигнатуры естественного отбора. Однако полученные результаты остаются неточными и требуют подтверждения, так как гены, идентифицированные в одном исследовании, часто не упоминаются в другом, и это может навести на мысль о большом числе ложноположительных результатов. Тем не менее, для таких адаптаций общепринятой считается роль двух генов: FLNB и EPHB1. Они имеют устойчивые сигнатуры положительного отбора, а их изменение влияет на рост модельных организмов[87] или напрямую на рост человека. Отметим, что для того, чтобы объяснить отсутствие воспроизводимых результатов в разных исследованиях, лучше (чем неуверенность в своих результатах…) рассмотреть развитие сходных адаптаций – как в случае усвоения лактозы. Данные геномных исследований, полученные командой Джорджа Перри из Университета штата Пенсильвания, склоняют нас к этому объяснению: они показывают различие в генетической адаптации к тропическому лесу Центральной Африки между охотниками-собирателями западных и восточных популяций.

Совсем недавно моя команда занялась этим вопросом. Речь шла о том, чтобы лучше понять адаптивное значение фенотипа пигмея в Африке и эволюционные механизмы приспособления к жизни в тропическом лесу. С этой целью мы собрали и проанализировали геномы шести групп охотников-собирателей из Центральной Африки и получили результаты, воспроизводящиеся на разных популяциях. Мы идентифицировали признак сильного положительного отбора, действующего по модели классического селективного выметания, который отмечается во всех группах охотников-собирателей, но отсутствует у их соседей-земледельцев из близлежащих деревень. Речь об участке генома, включающем ген TRPS1, задействованный в формировании некоторых морфологических характеристик – замедленного роста, строения черепа и лица, гипертрихоза (то есть повышенного оволосения), – а также в формировании иммунного ответа.

Кроме того, мы обнаружили у пигмеев признаки полигенного отбора. Более подробные исследования показали, что такие признаки, как возраст менархе (первой менструации) или возраст рождения первого ребенка, определяются плейотропным воздействием генов, ассоциированных с ростом. Другими словами, настоящим фенотипическим признаком, имеющим адаптивное значение, является рост, но поскольку гены, регулирующие рост, связаны и с другими функциями, отбор одновременно повлек за собой изменения нескольких признаков.

Следует уточнить, что полигенный отбор повлиял еще на некоторые биологические функции – такие, как иммунные реакции, связанные с ответом мастоцитов[88] на аллергены и микробов; сигнальный путь интерлейкина 2; взаимодействие вируса с клеткой-хозяином. Все это способствует генетической адаптации пигмеев к повышенному количеству патогенов в тропическом лесу. Таким образом, результаты исследований подтверждают гипотезу, что низкий рост лесных охотников-собирателей скорее имеет генетическую природу, а не вызван внешними факторами (например, недостаточным питанием) и что он является адаптивной характеристикой для жизни в тропическом лесу.

Особенности роста в Европе: полигенный отбор?

Оставим на минуточку лес, чтобы отправиться в менее экстремальные условия умеренного европейского климата. Здесь мы столкнемся с другими показателями роста и с другими вопросами. Почему европейцы на севере Европы в целом выше, чем на юге? Это тоже является результатом естественного отбора? На самом деле, в Европе сотни мутаций во многих генах были напрямую связаны с вариациями роста, и каждая из них внесла свой небольшой вклад в данную количественную характеристику. Если одна такая мутация влияет на рост в пределах нескольких миллиметров, то совместное действие сотен мутаций может дать отличие от средних показателей до нескольких сантиметров или даже десятков сантиметров в той или иной конкретной популяции.

За последние годы этому явлению были посвящены многие исследования, изучавшие расхождения в частотности мутаций, связанных с ростом, по сравнению с ожидаемыми расхождениями, вызванными дрейфом генов. В ходе этих исследований выяснилось, что полигенный отбор может объяснить различия в показателях роста, наблюдаемых между европейскими популяциями.

Для английской популяции исследователи, опираясь на данные биобанка[89] Великобритании, даже выдвинули гипотезу, что в течение последних двух тысяч лет имел место полигенный отбор, благоприятствующий увеличению частотности мутаций, ассоциированных с более высоким ростом. Но самые недавние исследования гораздо более осторожны в своих выводах. Сильный сигнал полигенного отбора, выявленный для роста, может оказаться результатом методологической погрешности предшествующих исследований, так как их данные не были скорректированы с учетом стратификации[90] популяций. Другими словами, в этих данных не учитывалось наличие систематической разницы в частотах аллелей между разными субпопуляциями одной и той же популяции – разницы, не зависящей от исследуемой характеристики. Как только результаты исследований скорректировали с учетом этого важнейшего фактора, сигнал полигенного отбора, связанного с ростом, оказался гораздо слабее.

Высокогорная гипоксия…

Возвращаясь к адаптации человека к экстремальным условиям, покинем Европу и рассмотрим пример жизни высоко в горах. На высоте 4000 метров концентрация кислорода в воздухе на 40 % ниже, чем на уровне моря. Между тем более 25 миллионов человек живут на высоте, превышающей 3000 метров: они постоянно вынуждены переносить состояние гипоксии, то есть недостатка кислорода. Конечно, на небольшой высоте тело может акклиматизироваться и до определенной степени приспособиться к разреженному воздуху благодаря действию физиологических механизмов адаптации. Но в горах все совсем по-другому. Мы знаем как минимум три популяции, живущие на большой высоте, для которых описаны генетические механизмы адаптации к гипоксии: это тибетцы в Гималаях, популяция кечуа и аймара в Андах, а также популяция амхара в Сыменских горах Эфиопского нагорья.

В ходе первого исследования тибетцев их геномы были сопоставлены с геномами популяций, живущих на небольшой высоте – таких, как китайцы, народ хань. В результате был идентифицирован ген EPAS1, демонстрирующий множество мутаций, которые появляются с частотой 85 % у тибетцев и только 5 % у популяции хань, при этом в остальной части генома две эти популяции отличаются очень мало. Этот ген кодирует белок, входящий в семейство транскрипционных факторов, индуцируемых гипоксией (или HIF, от hypoxia-inducible factors на английском) – то есть факторов, регулирующих ответ клеток на кислородное голодание. Факторы HIF вызывают повышенную секрецию эритропоэтина, стимулирующего образование красных кровяных телец (эритроцитов), увеличивая таким образом концентрацию гемоглобина и, следовательно, кислорода в крови. Важное обстоятельство: мутация, задействованная в генетической адаптации к гипоксии у тибетцев, обнаруживается также в геноме денисовского человека. Это наводит на мысль, что благоприятный вариант появился у денисовцев и затем был унаследован людьми современного типа при гибридизации с ними. В одной из следующих глав мы подробно рассмотрим это так называемое «древнее» скрещивание с точки зрения его адаптивного значения для современного человека.

Другие гены – кандидаты на участие в ответе организма на кислородное голодание были идентифицированы в популяциях, живущих в Андах и на Эфиопском нагорье. У них наблюдаются потенциально благоприятные мутации в генах, относящихся к группе HIF (как, например, EGLN1 или BHLHE4). Кроме того, у них обнаруживаются локальные варианты в генах, не входящих в семейство HIF. Как и в случае переваривания молока во взрослом возрасте, адаптация к гипоксии представляет собой показательный пример конвергентной эволюции, когда разные мутации, разные гены и механизмы приводят к появлению одного и того же фенотипа, позволяющего адаптироваться к недостатку кислорода, характерному для высокогорных районов.

…и гипоксия при апноэ

Совсем не обязательно жить в горах, чтобы испытать недостаток кислорода. Апноэ – произвольная остановка дыхания – также приводит к гипоксии. В среднем время, на которое человек может задержать дыхание, – это несколько десятков секунд, иногда чуть более минуты; редко можно добиться большего результата без тренировки. Однако существует особенный народ, представителям которого удается оставаться в состоянии апноэ в течение… тринадцати минут! Речь идет о баджо – народе, живущем между Филиппинами, Индонезией и Малайзией. Их еще называют «морскими кочевниками». Основным их занятием является ловля рыбы и моллюсков, от которых зависит их пропитание и выживание, и поэтому баджо проводят приблизительно 60 % дневного времени, ныряя в поисках добычи на глубину до 60 метров, что соответствует условиям крайнего физиологического стресса. Эта уникальная адаптация, позволяющая баджо совершать длительные и повторяющиеся погружения, долгое время рассматривалась научным сообществом как случай простой «фенотипической пластичности», другими словами – способности организма, вне зависимости от генетического кода, отображать различные фенотипы в соответствии с условиями окружающей среды.

В своем исследовании Мелисса Илардо и Расмус Нильсен из Калифорнийского университета в Беркли попытались определить, есть ли у этой адаптации генетическая основа. Анализ генома баджо выявил, что они адаптировались к острой гипоксии за счет гипертрофии селезенки: в норме в ответ на апноэ этот орган сокращается в размере, обеспечивая необходимое количество кислорода благодаря выбросу красных кровяных телец (эритроцитов); и все это происходит под контролем генов. Представители народа баджо отличаются селезенкой значительно большего размера по сравнению с представителями народа салуан – популяции, живущей неподалеку и не занимающейся нырянием. Увеличенная селезенка наблюдается у всех представителей народа баджо, а не только у ныряльщиков, и это противоречит гипотезе о фенотипической пластичности. Более того, эта особенность возникает благодаря варианту гена PDE10A, влияющего на работу щитовидной железы и на размер селезенки. Поскольку гормоны щитовидной железы регулируют эритропоэз (процесс образования эритроцитов) в ходе развития человека после рождения, то селезенка большего размера у представителей народа баджо может быть результатом увеличенного объема эритроцитов.

Тот факт, что данная мутация демонстрирует сигнатуры положительного отбора в популяции баджо, позволяет предположить, что генетическая адаптация ее представителей – это ответ на их особый образ жизни, а благоприятным признаком здесь является увеличение числа насыщенных кислородом клеток. Кроме того, это исследование выявило новый физиологический механизм адаптации к экстремальным условиям окружающей среды, с которыми приходилось сталкиваться человеку. Случай народа баджо предоставил нам еще один прекрасный пример генетической адаптации человека к культурным нововведениям, подобно способности употреблять молоко, связанной с навыком скотоводства. Эти два разных примера наглядно демонстрируют связь биологической и культурной эволюции на протяжении последних тысячелетий нашей истории. Мы еще вернемся к этому вопросу и рассмотрим его более детально.

Адаптации не прекращаются

Мы с вами рассмотрели несколько примеров фенотипических признаков, которые, по всей вероятности, в нашем прошлом были полезны для выживания в специфических условиях окружающей среды. В какой же степени влияние отбора сохраняется в более поздние периоды? Именно на этот вопрос попыталась дать ответ команда Джонатана Притчарда из Стэнфордского университета в 2016 году. При выявлении положительного отбора основная часть имеющихся статистических методов была рассчитана на его оценку в больших масштабах времени. Команда же Причарда, наоборот, воспользовалась новым методом – по-английски он был назван singleton density score или SDS, – позволяющим отследить недавние и кратковременные изменения в частотности мутаций, проведя таким образом оценку отбора на протяжении последних 2000 лет. В качестве данных на входе этот метод берет полные геномы, что до совсем недавнего времени было довольно затратно, но теперь стало гораздо более доступно благодаря развитию геномики.

Применив этот новый метод к более чем 3000 полных геномов британцев, исследователи идентифицировали целый ряд вариантов, которые очевидно продолжали оставаться полезными на протяжении последних двух тысячелетий. В числе ярких примеров мы находим аллель, связанный с устойчивостью лактазы – значит, благотворное воздействие этого варианта гена сохранялось и в совсем недавнее время. Метод SDS выявил также сильные сигналы положительного отбора в области генома, где находятся человеческие лейкоцитарные антигены (или HLA, то есть Human Leukocyte Antigens, которые представляют собой, как мы видели, главный комплекс гистосовместимости у людей, задействованный в иммунном ответе). Еще один пример – сохранение генов, участвующих в пигментации, благоприятствующих светлым волосам и голубым глазам, – вероятно, вследствие полового отбора.

Также в ходе этого исследования были идентифицированы отдельные случаи полигенного отбора, «активного» до сравнительно недавнего времени. Например, некоторые гены благоприятствуют увеличению роста, окружности головы младенца и его веса при рождении или же ускорению полового созревания у женщин, тогда как другие способствуют снижению уровня гликированного гемоглобина или индекса массы тела исключительно у мужчин. Тем не менее, зная о потенциальной погрешности с учетом стратификации популяции – как мы уже видели в случае с ростом, пусть и в пределах Великобритании, – мы должны относиться к этим результатам с осторожностью. За исключением этой методологической погрешности, данное исследование представляет интерес тем, что предлагает возможность распознать явления генетической адаптации, формировавшей фенотипическое разнообразие человеческих популяций в обозримом прошлом.

Стабилизирующий отбор: благотворное влияние разнообразия

И наконец, рассмотрим еще один тип естественного отбора – стабилизирующий отбор, который поддерживает разнообразие в пределах одной популяции или одного вида благодаря самым разным механизмам. Одним из них является преимущество гетерозигот: из него следует преимущество гетерозиготных индивидов, то есть людей, обладающих двумя[91] разновидностями одного и того же гена, – по сравнению с гомозиготными индивидами, имеющими две идентичные копии одного и того же гена. Стабилизирующий отбор может также проявляться в форме частотно-зависимого отбора, когда селективная ценность (fitness) фенотипа зависит от его распространенности по сравнению с другими фенотипами в популяции. Например, индивид, обладающий редким фенотипом, будет иметь более значимую селективную ценность именно благодаря его редкости: в таких случаях говорят об отрицательном частотно-зависимом отборе.

В отличие от других форм отбора стабилизирующий отбор может поддерживать функциональное разнообразие долгое время, даже миллионы лет, если критерии отбора остаются неизменными и достаточно устойчивы, чтобы мутации не были утрачены из-за дрейфа генов. В отдельных случаях такие «сбалансированные» мутации могут даже сохраняться после видообразования (появления новых видов), приводя к полиморфизму, называемому трансвидовым.

Люди и шимпанзе против брюссельской капусты

Восприимчивость к горькому вкусу в течение долгого времени рассматривалась как пример древнего стабилизирующего отбора. Повышенная чувствительность к горечи обеспечивала животных – в том числе и человека – важным инструментом взаимодействия с окружающей средой, позволяя им обнаруживать в пище ядовитые компоненты. В 1931 году химик Артур Фокс заметил, что некоторые люди реагируют на фенилтиокарбамид (PTC) – органический компонент, который присутствует во многих растениях, в том числе в брокколи, брюссельской капусте или в перце: этим людям он казался очень горьким, но остальная часть популяции не чувствовала его вкуса. Генетические основы способности к выявлению в пище горького вкуса были идентифицированы 73 года спустя, когда исследователи обнаружили, что три несинонимические замены в гене TAS2R38 отличают фенотип «дегустатора», или пробующего, от фенотипа «недегустатора».

Способность ощущать вкус фенилтиокарбамида – это доминантный генетический признак, классический пример доминантного гена у человека. Распределения фенотипов «дегустатора» и «недегустатора» наблюдаются со средней частотой в большинстве популяций, что в целом соответствует сценарию стабилизирующего отбора, который отдает предпочтение гетерозиготам и большему разнообразию. Тем не менее, можно отметить определенный разброс между несколькими популяциями: фенотип «дегустатора» меняется по частоте от около 75 % на юго-востоке Азии и в Тихоокеанском регионе до около 50 % в Европе и достигает почти 100 % в популяциях индейцев.

В 1939 году Роналд Фишер установил, что у шимпанзе, так же как и у людей, присутствуют одновременно фенотипы «дегустатора» и «недегустатора», с приблизительно той же частотностью. Он объяснил это древним полиморфизмом, который появился еще до разделения ветвей человека и шимпанзе и поддерживался благодаря стабилизирующему отбору в течение последних пяти или шести миллионов лет. В 2005 году был опубликован геном шимпанзе, благодаря чему появилась возможность идентификации генетических вариантов. Год спустя Стивен Вудинг и Майкл Бамшед, в то время работавшие в университете Юты, пересмотрели этот классический случай общего сбалансированного отбора. Секвенировав ген TAS2R38 у 86 шимпанзе и сравнив его с человеческой версией, они сделали неожиданное открытие: объяснение Фишера было неверным. У шимпанзе, в отличие от человека, фенотип «недегустатора» отличается от фенотипа «дегустатора» единичным изменением, не соответствующим ни одному из тех, которые мы видим у человека. Это может означать, что, вопреки предположению Фишера, восприимчивость к горькому вкусу развилась независимо как минимум дважды в ходе эволюции гомининов. А значит, речь идет скорее о конвергентной эволюции, чем о древнем явлении стабилизирующего отбора, общего для двух видов.

Стабилизирующий отбор – действующий механизм?

В других случаях стабилизирующий отбор внутри вида происходит вследствие воздействия специфической окружающей среды. Прекрасным примером современного стабилизирующего отбора, известным с 1950-х годов, является мутация (HbS) в гене, кодирующем гемоглобин. Это один из самых поразительных случаев естественного отбора, поддерживающего высокую частотность вредоносной мутации в популяции людей по причине защитного действия, которое эта мутация оказывает (увеличивая защиту почти в 10 раз в гетерозиготном состоянии) против малярии, вызванной паразитом Plasmodium falciparum. Но у гомозиготных носителей двух экземпляров HbS развивается дрепаноцитоз – форма анемии, часто смертельная и обусловленная изменением формы красных кровяных телец.

Стабилизирующий отбор, который долгое время считался редким явлением у человека, по результатам недавних полногеномных исследований, оказался гораздо более распространен, чем думали раньше. По всей вероятности, этот механизм отбора влиял на значительное количество генов – в частности, связанных с иммунитетом и отношениями патогенов с клеткой-хозяином. А между тем не менее весомым, чем способ пропитания или жизнь в экстремальных условиях холода или гипоксии, фактором естественного отбора была чувствительность человека к патогенам – может быть, она даже стала самым значимым фактором в нашей эволюции. След воздействия отбора, оставленный возбудителями инфекций на наших геномах, настолько важен, что до сих пор я сознательно избегал о нем говорить, чтобы посвятить отдельную главу этому вопросу, играющему первостепенную роль в эволюционной биологии, иммунологии человека и медицинской геномике.

Часть IV

Люди и микробы

Генетическая адаптация состоит не только в том, чтобы соответствовать суровым условиям окружающей среды – таким, как климат или большая высота. Как и всех живых существ, нас преследовали хищники, и борьба с ними повлияла на то, какие мы есть сейчас. И точно так же, как и всех живых существ, нас поражали патогены, вызывающие инфекционные заболевания, и они продолжают преследовать нас: нам пришлось считаться с ними, и геном человека хранит следы этого взаимодействия. Мы сосредоточим наше внимание главным образом на микробах и наших с ними опасных взаимоотношениях. Нам уже известно, что иммунная защита, которой мы располагаем на сегодняшний день, неотделима от эволюционной истории: именно в процессе эволюции были изобретены механизмы, полученные нами по наследству – как, например, гены тех, кто в ходе этой истории выжил после больших эпидемий прошлого – чумы, туберкулеза или холеры. И снова геномика, благодаря точности своих методов, позволяет пролить свет на данный вопрос. Мы расскажем об этом здесь.

Алиса и Черная Королева: гонка вооружений

«Ну, а здесь, знаешь ли, приходится бежать со всех ног, чтобы только остаться на том же месте! Если же хочешь попасть в другое место, тогда нужно бежать по меньшей мере вдвое быстрее!»[92] – говорит Черная Королева Алисе в одном из эпизодов книги Льюиса Кэрролла «Алиса в Зазеркалье» – второй части «Алисы в Стране чудес», – перед тем как они обе пустились бежать во весь дух. Эта метафора была использована, чтобы символически описать «гонку вооружений» между видами – иначе говоря, необходимость непрерывно эволюционировать, сталкиваясь с соперниками и с изменениями окружающей среды. Такое соревнование приводит соперничающие виды к постоянной эскалации адаптаций и контрадаптаций. Именно эту вечную гонку между человеком и патогенами и описывает «принцип Черной Королевы», выдвинутый Ли Ван Валеном[93] в 1973 году.

Постоянная эволюция необходима человеку, чтобы не выбывать из гонки и удерживать свое место в глобальной эволюции видов, рядом с которыми он развивается: прежде всего, это возбудители инфекционных заболеваний. Патогены, которые оказывают влияние на репродуктивный успех организма-хозяина – поскольку угрожают его здоровью или становятся причиной преждевременной смерти, – могут способствовать отбору мутаций, повышающих резистентность организма, то есть его устойчивость к воздействию инфекции. А значит, такой отбор должен быть особенно заметен в отношении патогенов, уже давно взаимодействующих с людьми – возбудителей известных издавна болезней: малярии, холеры, оспы, туберкулеза, проказы…

Таким образом, люди и микробы поддерживают постоянные двусторонние отношения. Они могут мирно сосуществовать, если речь идет, например, о кишечной микрофлоре (или микробиоте), но случается, что микроорганизмы оказываются патогенными и приводят к инфекционным заболеваниям. Совсем как голод и войны, на протяжении всей истории остававшиеся причиной высокой смертности, возбудители инфекционных заболеваний представляли собой постоянную и крайне опасную угрозу. Патогены сопровождали человека с самого его появления в Африке около 200 000 или 300 000 лет назад, во время его расселения по всем континентам, начиная с периода 60 000 лет назад, и в течение более поздних важных культурных изменений – таких, как переход к земледелию и оседлости около 10 000 лет назад, европейская колонизация или современная глобализация. В результате миграций и изменения образа жизни человеческие популяции подверглись воздействию новых патогенов из-за увеличения плотности населения и более тесного контакта с животными – переносчиками болезней, в том числе одомашненными – собаками, свиньями, домашней птицей – или животными, поселяющимися рядом с человеком в его жилищах – например, грызунами.

Несмотря на все достижения медицины, от инфекционных болезней все еще умирает множество людей. Это относится и к новейшему времени: вспомним испанский грипп (испанку) начала XX века или болезни, появившиеся в нашей современности – такие, как известный менее ста лет СПИД, лихорадка Зика, вызвавшая эпидемию в 2016 году, и различные формы тяжелого острого респираторного синдрома (или SARS, от английского severe acute respiratory syndrome), связанные с коронавирусными инфекциями, которые появились в XXI веке и о которых столько говорили в период кризиса в области здравоохранения 2020 года, возникшего из-за COVID-19.

Некоторые патогены становятся причиной острых заболеваний, например холеры, но подобные болезни, перенесенные однажды, в дальнейшем уже представляют минимальную опасность. Другие, наоборот, могут вызывать хронические инфекции, оказывающие сильное влияние на статус питания людей[94], их рост и фертильность: это патогены, вызывающие малярию, туберкулез и некоторые паразитарные заболевания. Существует два решения: продолжать гонку, используя предлагаемые эволюцией генетические средства, которые поддерживают наши защитные способности по мере появления новых угроз, но дорого расплачиваясь при этом временем и человеческими жизнями, – или же положиться на достижения науки и медицины. Научный прогресс предоставляет нам новое невиданное оружие – необыкновенно эффективное, пусть пока еще несовершенное – в нашем сражении с патогенами…

Инфекционные заболевания, смертность и естественный отбор

Уровень смертности от инфекций оставался крайне высоким до конца XIX – начала XX века: в этот период стали улучшаться санитарно-гигиенические условия и начали появляться первые вакцины и антибиотики. Достаточно вспомнить, что вплоть до конца XIX века только 35 % европейцев достигали возраста 40 лет. Одной этой цифры уже достаточно, чтобы понять, какое тяжкое бремя представляли собой инфекции, переносимые нашим видом на протяжении всей его истории.

Луи Пастер, отец науки о микробах

Луи Пастер потерял трех своих дочерей, унесенных болезнью, которую в те времена называли «лихорадка». Теперь, оглядываясь назад, мы понимаем, что они умерли от инфекционного заболевания. Пример семьи Пастера отражает ситуацию в большинстве семей его времени: вовсе не редко у родителей минимум половина детей, как мальчики, так и девочки, умирали от инфекции. Но вот вопрос, который занимает генетика в отношении такой выборочной смертности: «А почему именно эта половина?». В семье Пастера сын и одна из дочерей дожили до взрослого возраста, несмотря на то что они с большой вероятностью могли стать жертвой хотя бы одного из микробов, убивших их сестер. А значит, возможно, что три умершие сестры были генетически уязвимы, что и послужило причиной их предрасположенности к инфекционным заболеваниям.

Появление микробной теории, утверждающей, что огромное количество болезней вызвано микроорганизмами, способствовало стремительному развитию медицины и гигиены и позволило значительно улучшить качество жизни. Это произошло в середине XIX века, когда Луи Пастер, основоположник микробиологии, предоставил эмпирические доказательства в поддержку этой теории, которая, впрочем, уже давно выдвигалась его предшественниками, но лишь на уровне предположений или гипотез. В эпоху Пастера этот вопрос вызывал много споров. Пастер доказал, что брожение и рост микроорганизмов в бульоне (жидкой питательной среде) не являются следствием самозарождения. Также он открыл, что пебрина, или нозематоз, – болезнь тутового шелкопряда – вызывается микробом, который сегодня носит имя Nosema bombycis. Но своего апогея микробная теория достигла где-то в 1890 году, с появлением работ немецкого врача Роберта Коха: благодаря ему стало известно, что сибирская язва и туберкулез, в числе прочих заболеваний, вызываются патогенными микроорганизмами. Особенно Кох знаменит своим открытием бациллы Mycobacterium tuberculosis, или «палочки Коха», – возбудителя туберкулеза.

Любопытно, что Чарлз Дарвин в своих работах никогда напрямую не упоминал об инфекционных заболеваниях как о первостепенном факторе естественного отбора. Однако его современники Луи Пастер и Роберт Кох в одно и то же время обнаружили, что микробы становятся причиной болезней, смертельных для человека. Пришлось ждать 50-х годов XX века, чтобы – как мы уже видели – Джон Холдейн, Джузеппе Монталенти и Энтони Эллисон впервые установили причинно-следственную связь между инфекционными заболеваниями и естественным отбором. В своих работах они выдвигают гипотезу, что болезни, вызванные аномалиями красных кровяных телец – такие как разные виды талассемии или дрепаноцитоз, – могут защищать человека от малярии.

Генетика инфекционных заболеваний

С тех пор появилось огромное множество исследований в генетике человека, в которых было всесторонне показано, что генетическая изменчивость индивида-хозяина может хотя бы отчасти объяснить различия в протекании инфекции у разных людей. Эти различия касаются уязвимости к самой инфекции, а также определяют характер течения болезни и возникновение осложнений. С появлением новых технологий геномики было выявлено множество генов, отвечающих за различия в восприимчивости к инфекционным заболеваниям – как редким, так и распространенным. Например, исследования, проведенные командой Жан-Лорана Казанова́ и Лорана Абеля из Рокфеллеровского университета в Нью-Йорке и Института генетических болезней Imagine в Париже, показали, какие широкие возможности открывает секвенирование экзома для подробного изучения иммунологических механизмов, лежащих в основе патогенеза некоторых редких, но тяжелых заболеваний, называемых «менделевскими» – например, герпетического энцефалита или менделевской предрасположенности к микобактериальным инфекциям. Вместе с тем был проведен полногеномный поиск ассоциаций, или GWAS (от английского genome-wide association studies), в отношении вирусных, бактериальных и паразитарных заболеваний. Эти исследования позволили идентифицировать гены человека, связанные с его уязвимостью к некоторым довольно распространенным заболеваниям, называемым комплексными – в том числе к гепатиту С, проказе и малярии.

Патогены на протяжении всей нашей истории уносили очень много жизней. Результаты исследований популяционной генетики формально подтвердили, что гены человека, задействованные в иммунном ответе и в отношениях клетки-хозяина и патогена, представляют собой важнейший объект естественного отбора. В ходе последних десятилетий стало возможным «увидеть» естественный отбор с помощью новых статистических методов, позволяющих обнаружить сигнатуры отбора на основании последовательности ДНК. Теперь мы способны лучше понять, каким образом возбудители инфекционных заболеваний участвовали в формировании разнообразия наших геномов за последние несколько тысяч лет. А значит, методы, основанные на популяционной генетике и биологии эволюции, стали совершенно необходимым дополнением для классических методов, используемых в клинической и эпидемиологической генетике. Они позволяют идентифицировать и изучить факторы, лежащие в основе иммунной реакции современного человека на инфекции, и оценить их значение для генотипа. Как мы видим, генетика продолжает создавать для нас новые возможности, которые берут на вооружение наука и медицина.

Люди и шимпанзе против инфекций

Несмотря на значительное сходство между геномами человека и других приматов – прежде всего шимпанзе, – геномные исследования показывают, что различные виды приматов могут по-разному адаптироваться к возбудителям инфекционных заболеваний. Даже в пределах нашего вида различные популяции по-разному адаптировались к локальным патогенам, которых они повстречали в ходе расселения по Земле. Сегодня мы можем определить, как естественный отбор повлиял на гены, связанные с иммунитетом – независимо от того, идет ли речь о других видах или только о нашем: разное влияние на гены обусловлено консервативной осторожностью отбора, сохраняющего «статус-кво» – стратегии, нацеленные на разнообразие. Таким образом, геномные исследования поставляют нам все новые данные об эволюционной и иммунологической целесообразности тех или иных генов человека при встрече с инфекциями, а также об их роли в восприимчивости организма и развитии заболеваний.

Реакция, возникающая у человека в ответ на инфекции, не всегда имеет ту же природу, что у человекообразных обезьян. Фактически существует масса различий между людьми и другими приматами. Эти различия касаются как частоты, так и тяжести протекания болезней. Например, ВИЧ гораздо сильнее поражает людей, чем шимпанзе – с точки зрения как заражения вирусом, так и развития заболевания СПИД (синдром приобретенного иммунодефицита человека). То же касается малярии, вызванной одноклеточным Plasmodium falciparum, или развивающихся после долгой болезни осложнений при гепатитах B и C или гриппе: люди подвержены им гораздо больше, чем шимпанзе. Сравнительные исследования между видами показывают, что некоторые из этих различий связаны с их эволюцией: иммунный ответ каждого мог развиваться по-своему. Знания эволюционной генетики, в свою очередь, могут оказаться очень ценными и помочь нам идентифицировать гены человека, играющие важную роль в выживании в случае инфекции.

Один из способов изучения этих межвидовых различий состоит в поиске генов, которые у данного вида развивались быстрее – как это произошло с геном FOXP2, связанным с речью, у человека. В 2005 году этой проблеме было посвящено два исследования, проведенных Расмусом Нильсеном и Карлосом Бустаманте, в то время работавшими в Корнельском университете в Итаке, штат Нью-Йорк, под руководством Эндрю Кларка – одного из отцов современной популяционной генетики. В этих исследованиях использовалась стратегия поиска такого «эволюционного ускорения». Сравнивая разнообразие более чем 10 000 генов человека и шимпанзе, исследователи обнаружили, что гены, связанные с иммунным ответом, были постоянным объектом положительного отбора после того, как ветви человека и шимпанзе начали разделяться. Таким образом, защищенность организма-хозяина от патогенов возглавила список наиболее важных факторов отбора, опередив другие – например, обоняние или сперматогенез. Кроме того, выяснилось, что многие гены, демонстрирующие сильные сигнатуры естественного отбора, задействованы в иммунном ответе на вирусы, в том числе опосредованном интерферонами – группой белков, запускающих реакцию уничтожения вирусных частиц. С учетом скорости размножения вирусов, «гонка вооружений» между вирусами-патогенами и клетками-хозяевами может объяснить усиленный отбор, благоприятствующий новым мутациям в этих генах организма-хозяина.

В 2010 году мы с Луисом Баррейро – в то время аспирантом в моей лаборатории, а теперь профессором Чикагского университета – собрали данные разных исследований, чтобы в точности идентифицировать гены, эволюция которых шла особенно быстро, как у человека, так и у шимпанзе. Нами были установлены 84 гена иммунитета, которые демонстрировали эти характеристики: 17 генов были результатом положительного отбора исключительно в линии человека, 59 только в линии шимпанзе и 8 – в обеих линиях. Благодаря своему ускоренному развитию они стали превосходными кандидатами для объяснения различных иммунных ответов у этих видов. Следует подчеркнуть один важный факт: среди 84 генов со следами быстрого развития 30 кодируют белки, взаимодействующие с ВИЧ. Удивительно, не правда ли? Учитывая, что эта инфекция появилась сравнительно недавно, можно предположить, что такие явления представляют собой результат какого-то прошлого отбора, произошедшего под воздействием других патогенов – например, древних ретровирусных инфекций, которые запустили механизмы иммунного ответа, сходные с современными механизмами ответа на ВИЧ. Таким образом, функциональные изменения в этих генах, вероятно, могут хотя бы отчасти объяснить, почему у шимпанзе, в отличие от человека, не происходит развития синдрома, аналогичного СПИДу, после заражения ВИЧ или вирусом иммунодефицита обезьян.

Кроме того, существуют серьезные различия в реакции человека и шимпанзе на малярию. В отличие от людей, шимпанзе не предрасположены к заражению инфекциями, вызываемыми паразитом Plasmodium falciparum, и, хотя они могут заразиться Plasmodium reichnowii, болезнь протекает сравнительно легко. Следовательно, ускоренная эволюция, зафиксированная в генах гликофоринов А и С – белков, участвующих во внедрении клетки Plasmodium falciparum в красные кровяные тельца, – может, по всей вероятности, объяснить бо́льшую устойчивость к малярии у шимпанзе.

В действительности, если мы хотим выяснить, в чем может выражаться влияние генов на разную реакцию приматов на инфекции, то изучить различия в последовательностях геномов будет недостаточно, так как они составляют немногим более 1 %. Другое, более перспективное направление исследований рассматривает генный состав, то есть появление или утрату генов, специфические для каждого вида. Дело в том, что среди семейств генов, которые исчезают и вновь появляются, гораздо чаще встречаются задействованные в иммунитете. Возьмем очень показательный пример: в семействе иммуноглобулинов и генов HLA, являющихся основой иммунитета, наблюдаются значительные различия в наборах генов между людьми, шимпанзе и макаками.

Все эти наблюдения позволяют предположить, что естественный отбор способствовал разнообразию некоторых генов или семейств генов, связанных с иммунитетом, но действовал неодинаково у разных видов, и это привело к различиям между этими видами в отношении иммунного ответа и клинического проявления некоторых инфекционных заболеваний.

Следы патогенов прошлого в современных геномах

За последние годы множество исследований было посвящено влиянию естественного отбора на формирование геномов людей. Их результаты позволили предположить следующее: причиной отбора, лежащего в основе разнообразия генов иммунитета, является наличие патогенов. Эта гипотеза проверялась многими учеными: они пытались найти корреляцию между генетической изменчивостью человеческих популяций и изобилием патогенов в различных географических регионах.

Первое исследование такого рода было выполнено Франком Пруньолем (Научно-исследовательский институт развития в Монпелье[95]). Он изучал комплекс HLA (человеческих лейкоцитарных антигенов). Этот комплекс демонстрирует высокий уровень генетического разнообразия, что объясняется влиянием стабилизирующего отбора. В ходе исследования обнаружилось, что в популяциях, населяющих регионы с большим разнообразием патогенов, наблюдается также значительное разнообразие некоторых генов HLA (их называют генами главного комплекса гистосовместимости I класса), особенно HLA-B. В дальнейшем многие исследования, использовав тот же самый подход, показали, что другие гены, связанные с защитой человеческого организма, – например, антигены групп крови или интерлейкины – демонстрируют уровни разнообразия, коррелирующие с присутствием специфических патогенов – микробов и паразитов (вирусы, бактерии, простейшие, паразитические черви). Конечно, во всех этих исследованиях подразумевается, что изобилие патогенов остается неизменным с течением времени, и не принимается в расчет степень их болезнетворности (патогенности): это моменты, которые требуют дополнительной проверки. Тем не менее, результаты исследований подтверждают идею, что отбор, лежащий в основе разнообразия генов иммунитета, происходит под влиянием присутствия патогенов.

Разумеется, отдельные корреляции генетического разнообразия человека с присутствием патогенов могут зависеть от других показателей окружающей среды, которые, в свою очередь, сами связаны с количеством патогенов – это такие факторы, как климат, режим питания или образ жизни. Это обстоятельство решили в 2011 году изучить Маттео Фумагалли и Расмус Нильсен из Калифорнийского университета в Беркли. Они исследовали зависимость частот аллелей около 500 000 генетических вариантов у 55 человеческих популяций от разных экологических переменных, описывающих среду обитания: были учтены климатические переменные (температура, влажность, осадки, уровень инсоляции и т. д.), образ жизни и способ добывания пищи (охота, собирательство, земледелие, рыбная ловля, скотоводство) и количество патогенов (вирусы, бактерии, протозои и гельминты).

Изучив влияние всех этих переменных, исследователи определили, что патогены остаются главной движущей силой локальной адаптации популяций. К такому выводу они пришли, проанализировав 103 гена, разнообразие которых – с учетом поправки на численность популяции – в сильной степени коррелирует с разнообразием патогенов. Также они показали, что такие гены обладают дополнительными биологическими функциями, полезными при взаимодействии с патогенами: воспалительный ответ и использование толл-подобных рецепторов (или TLR, от английского toll-like receptors). Это основы врожденного иммунитета, способствующие раннему распознаванию патогенов и активирующие ответную реакцию с целью их уничтожения.

Кроме того, очень вероятно, что паразитические черви – гельминты – оставляют в организме-хозяине более сильные следы воздействия отбора, чем вирусы, простейшие или бактерии. Это может оказаться следствием более медленной эволюции паразитических червей, которая выразилась в их мало изменяющемся географическом распространении. При этом в другом исследовании использовался диаметрально противоположный подход, основанный на анализе многовидовых данных, – и его результатом стал вывод, что из всех возбудителей инфекционных заболеваний вирусы оказали наибольшее воздействие на эволюцию млекопитающих, повлияв на развитие многих белков. Однако какими бы ни были специфические патогены, повлиявшие на отбор, следы которого мы находим в генах человека, эти исследования подчеркивают, что разнообразие генов иммунного ответа основывается на столкновении человека в процессе эволюции с возбудителями инфекционных заболеваний. Эта «гонка вооружений» определяла то, какими мы стали: нависающая над нами угроза заставила нас измениться.

Тщательно хранимое наследство

Все еще трудно идентифицировать конкретных возбудителей инфекционных заболеваний, участвовавших в эволюции человека и повлиявших на отбор, и характер этого влияния. Несмотря на некоторые ограничения, исследование воздействия естественного отбора на наши геномы, а также масштаба и формы его воздействия, оказалось крайне важным для выявления генов и функций, от которых зависит поддержание и увеличение генетического разнообразия, способствующего адаптации человека. При рассмотрении стабилизирующего отбора мы видели, что уровень генетического разнообразия может поддерживаться довольно долго, сохраняясь даже после появления нового вида: это уже упомянутый трансвидовой полиморфизм.

Примером длительного сохранения «эволюционного наследства» является главный комплекс гистосовместимости у позвоночных, или HLA у человека. В данном случае генетическое разнообразие получено по наследству от очень древних предков – как у приматов, так и у других млекопитающих, у птиц и у рыб. Точно так же было показано, что система групп крови АВО представляет собой трансвидовой полиморфизм, общий для разных видов приматов, включая человека. Кроме воздействия, связанного с патогенами, по всей вероятности, на поддержание трансвидового разнообразия в системах HLA и АВО повлияли и другие факторы – такие, как половой отбор.

Действительно, давно известно, что система HLA, используемая иммунной системой для распознавания «свой-чужой», играет важную роль в выборе полового партнера у многих видов позвоночных. Объяснением этого явления может служить гипотеза, что при спаривании с партнером, имеющим другие гены HLA, рождается потомство с разнообразным набором генов, участвующих в иммунитете, и это способствует устойчивости к инфекциям. Изучением этого явления у человека занимались Рафаэль Ше (Национальный музей естественной истории в Париже) и Кэрол Обер (Чикагский университет), которые показали, что на выбор партнера влияет состав генов HLA: то есть, судя по всему, мы неосознанно предпочитаем партнера с отличными от наших генами HLA. Пример такого полового отбора у человека был продемонстрирован в исследовании, проведенном на американцах европейского происхождения, европейцах и гуттеритах – этнорелигиозной общности христиан-анабаптистов, проживающих в основном в Канаде и Соединенных Штатах.

В 2019 году еще одно исследование Рафаэль Ше выполнила на популяциях с большей численностью и различным географическим происхождением. Оно наглядно подтвердило гипотезу, согласно которой гены HLA влияют на выбор партнера, но также показало сильную зависимость этого выбора от социального контекста. Как правило, в человеческих популяциях принято избегать генетически похожих партнеров, но в некоторых популяциях социальные установки, например гомогамия (обычай выбора партнеров внутри той же социальной группы – этнической, религиозной и т. д.), превалируют над биологическими факторами, участвующими в выборе партнера в соответствии с его HLA.

Но даже без учета системы HLA – классического примера стабилизирующего отбора у человека – последние полногеномные исследования показали, что иммунные функции были особенно сильно затронуты именно половым отбором. Это подтверждается на длительных отрезках времени как для многих видов приматов, так и для человека. Например, анализ геномов человека и шимпанзе выявил 125 областей, которые содержат трансвидовые полиморфизмы, демонстрирующие признаки стабилизирующего отбора. Такие области в основном включают в себя гены, задействованные в иммунных функциях (например, ген IGFBP7 и гены мембранных гликопротеинов). Таким образом, скорее всего функциональное разнообразие в соответствующих белках сохранилось из-за влияния инфекций у двух этих видов приматов.

Другие исследования, не столь многочисленные, сосредоточились на стабилизирующем отборе в пределах вида Homo sapiens. Помимо описанного в предыдущей главе знакового случая мутации HbS в регионах, где малярия является распространненным заболеванием, были идентифицированы и другие гены, задействованные в этом механизме отбора. В частности, это иммуноглобулиноподобные рецепторы киллерных клеток, или KIR (от английского killer cell immunoglobulin-like receptors), эволюционирующие вместе с системой HLA, а также гены, кодирующие различные белки, участвующие в миграции клеток, в защите клетки-хозяина или во врожденном иммунитете. Хотя стабилизирующий отбор был и остается редким явлением, по всей видимости он особенно активно проявил себя в случае иммунного ответа и взаимодействия хозяина и патогена, когда сохранение разнообразия оказалось особенно благоприятно для выживания.

Любовь во время малярии

В отличие от стабилизирующего отбора, положительный отбор воздействует на новые мутации – или на существующие нейтральные, – приводя к повышению их распространенности и закреплению в популяциях, живущих в конкретной географической среде. Список генов иммунитета, подчиняющихся данному механизму отбора, все время растет, и участие некоторых из них напрямую зависит от функциональных данных организма или от эпидемиологических данных.

Среди показательных примеров локальной адаптации, связанной с патогенами или с иммунным ответом, фигурируют мутации в генах, выполняющих различные функции, например:

– формирование устойчивости к малярии в Африке и в Азии;

– заражение трипаносомой[96], вызывающей сонную болезнь, в Африке;

– ослабленная воспалительная реакция в Европе и в Африке;

– иммунитет к вирусам, использующий интерфероны III типа, в Европе и в Азии.

Хотя данные случаи положительного отбора можно считать подтвержденными, идентификация специфического патогена или патогенов, из-за которых эти механизмы возникли, остается по-прежнему сложной задачей. До сегодняшнего дня самые убедительные доказательства связи патогенов с отбором предоставляли нам возбудители инфекционных заболеваний, которые в течение долгого времени оказывали воздействие на человеческие популяции. Самым ярким примером служит Plasmodium falciparum – возбудитель малярии: существуют очевидные клинические, эпидемиологические и эволюционные доказательства его влияния на отбор в некоторых генах человека. Один из таких генов кодирует белок бета-глобин; три мутации этого гена приводят к изменению аминокислот (HbS, HbC и HbE) и обеспечивают разные уровни защиты от малярии. Достаточно высокая распространенность этих мутаций в Западной Африке (HbC) и Юго-Восточной Азии (HbE) свидетельствует о влиянии, которое оказала малярия на отбор в этих географических регионах.

Были идентифицированы и другие гены, связанные с защитой от малярии и демонстрирующие признаки положительного отбора в разных популяциях[97]. Сигналы положительного отбора иногда могут быть совсем недавними и локализованными на определенной территории. Например, как в случае гена CD36, который участвует в распознавании красных кровяных телец, зараженных Plasmodium falciparum. Этот ген имеет маркеры положительного отбора, мишенью которого является мутация типа нонсенс (то есть ведущая к образованию нефункционального белка из-за нарушения его синтеза); отбор ограничен популяциями Западной Африки и появляется лишь в последние 3600 лет.

Стоит упомянуть еще об одном гене: он отвечает за недостаток в организме одного из энзимов (G6PD). Такая патология, называемая фавизмом, представляет собой наиболее распространенный тип дефицита фермента генетического происхождения. Фавизм вызывает гемолитическую анемию – разрушение красных кровяных телец. Дефицит энзима G6PD связан с различными мутациями на территориях Средиземноморского бассейна, на Ближнем Востоке, в Африке, в Индии и в Юго-Восточной Азии: его географическое распространение близко к распространению малярии. Несмотря на то что исследования показали определенное сходство между проявлениями дефицита этого фермента и малярией, связи клинического и эволюционного характера пока еще остаются малопонятными.

В 2009 году моя собственная команда в сотрудничестве с командой Анавая Сакунтабхая из Института Пастера изучала дефицит этого фермента в Юго-Восточной Азии. Своим возникновением дефицит обязан мутации, получившей название “Махидол” (что на тайском языке означает «поверхность Земли»), которая, возможно, связана с малярией, вызываемой Plasmodium falciparum и Plasmodium vivax. Результаты наших исследований показали, что мутация Махидол снижает чувствительность к паразиту (число зараженных паразитом индивидов в популяции) P. vivax, но не P. falciparum. Кроме того, встречаемость этой мутации в Таиланде повысилась под влиянием положительного отбора за последние 1500 лет. Этот период соответствует моменту, когда популяция каренов, демонстрирующая самую высокую встречаемость мутации Махидол, покинула Гималаи и направилась на территорию современного Таиланда, где начинала развиваться культура рисоводства. Именно здесь карены стали регулярно подвергаться угрозе заражения Plasmodium vivax, так как в регионе, куда они прибыли, вырубка лесов и возделывание полей способствовали распространению анофелесов (малярийных комаров), являющихся переносчиками малярийных плазмодиев.

Между чумой и холерой

Помимо малярии, существует два других примера отбора вследствие воздействия определенных патогенов в некоторые периоды истории человечества. Первый пример касается холеры, вызываемой бактерией Vibrio cholerae (холерным вибрионом). Ученые исследовали холеру в Бангладеше, где она является давним и эндемическим заболеванием. Команда Пардис Сабети (Гарвардский университет) идентифицировала гены, связанные с риском развития холеры. Любопытным образом эти гены одновременно демонстрируют сигналы положительного отбора: это позволяет предположить, что возбудитель холеры, по сути, направляет наблюдаемый естественный отбор – во всяком случае, в Бангладеше.

Другой пример рассмотрен в исследовании Михая Нетеа (Университет Неймегена в Нидерландах), посвященном изучению двух популяций, имеющих разное происхождение, но проживающих в одинаковых условиях окружающей среды: европейцев и цыган. В ходе этого исследования у обеих популяций была обнаружена сигнатура положительного отбора, мишенью которого служили гены врожденного иммунитета (TLR10-TLR1-TLR6), кодирующие рецепторы на поверхности клетки-хозяина и распознающие микробов. Этот факт был интерпретирован как следствие конвергентной эволюции, вызванной, по всей вероятности, одним патогеном – чумной палочкой (Yersinia pestis), возбудителем бубонной чумы. Однако несмотря на то что чума за последнее тысячелетие становилась причиной самых опустошительных эпидемий в Европе – и это происходило уже после появления в этой части света цыган, пришедших с севера Индии, – простое генетическое смешение двух этих групп кажется недостаточным объяснением.

Эти исследования наглядно показывают, какое влияние некоторые специфические патогены могли иметь на эволюцию человека. Тем не менее, нельзя исключить участие в эволюционном процессе других патогенов, оказывающих воздействие на те же гены или на те же механизмы иммунитета. Это важно для генов, кодирующих рецепторы врожденного иммунитета, в задачу которых входит выявление групп патогенов, имеющих характерный сходный состав. Дополнительная трудность заключается во взаимодействии генов клетки-хозяина с непатогенными микробами – например, теми, что присутствуют в микробиоте. Очень вероятно, что такие микробы сами прошли отбор, обеспечивший сбалансированный ответ на инфекцию и поддержание гомеостаза, иначе говоря, способности организма поддерживать постоянство условий внутренней среды – таких, как температура тела, уровень глюкозы в крови, кровяное давление или сердечный ритм.

Mortuivivos docent: мертвые учат живых

«Мертвые учат живых», гласит латинская поговорка. Как мы видели на примере мутаций, связанных с усвоением молока или пигментацией кожи, изучение ДНК древних индивидов – «мертвых» – может рассказать нам об эволюции иммунной системы «живых». Исследование Дэвида Райха, проведенное на 230 древних индивидах, живших от 8500 до 2300 лет назад, о котором мы говорили в предыдущей главе, в свою очередь идентифицировало тот же кластер генов врожденного иммунитета (TLR10-TLR1-TLR6) как гены, эволюционирующие под сильным влиянием положительного отбора в Европе. Гипотеза, предложенная для объяснения этого факта – требующего более глубокого изучения, – состоит в том, что некоторые варианты, отобранные среди этих генов, обеспечивают защиту от таких инфекций, как туберкулез или проказа. В результате того же исследования были выявлены сильные сигналы отбора в генах системы HLA и в гене SLC22A4 – все они связаны с иммунитетом, что подкрепляет гипотезу о генетической адаптации человека к патогенам в течение голоцена (продолжающегося межледниковья).

Есть и другое «доказательство от мертвых», которое говорит об эволюционном воздействии патогенной нагрузки на наши геномы в течение последних 10 000 лет. Речь идет о скелете эпохи мезолита возрастом 7000 лет. Данные, полученные при секвенировании его генома, позволяют предположить, что адаптация человека к патогенам, встреченным им в Европе, – адаптация путем изменений в генах врожденного иммунитета – произошла даже раньше, чем осветление кожи у европейских народов.

Кроме того, изучение генома давно умерших индивидов помогло нам лучше понять, каким образом прибытие европейцев в Америку повлекло за собой угасание популяций индейцев из-за привезенных новых патогенов. В 2016 году в Иллинойсском университете было проведено исследование с целью изучения генетического разнообразия одной из популяций, являвшейся частью «первых народов» (автохтонных народов Канады), до и после прибытия европейцев. Геномы древних индивидов, живших на территории современного города Принс-Руперт канадской провинции Британская Колумбия от 6000 до 1000 лет назад, сравнили с геномами племен цимшианов, населяющих эти территории сегодня.

Прежде всего исследователи описали значительное сокращение – на 57 % – численности популяции первых народов вследствие контакта с европейцами. Затем, в ходе исследования положительного отбора у древних популяций, они обнаружили, что на первом месте в этом отборе выступали функции иммунитета: это может указывать на адаптацию к патогенам, находящимся в окружающей среде. Тем не менее, область генома, демонстрирующая самые сильные сигналы отбора, относится к гену (HLA-DQA1), мутации которого, закрепившиеся в результате отбора, присутствуют у всех древних представителей популяции, но только у 36 % современных индивидов. Снижение частоты благоприятных аллелей в современной популяции позволяет предположить, что прибытие европейцев способствовало изменениям в окружающей среде, превратившим эти мутации во вредоносные: следовательно, они стали объектом отрицательного отбора у нынешних автохтонных народов.

Все эти исследования ясно показали, какой значительный интерес представляет анализ данных ДНК людей, живших и умерших много лет назад. По сути, этот анализ позволяет нам увидеть «в реальном времени» действие естественного отбора и количественно оценить механизм, с помощью которого отбор – будь он положительным или отрицательным – участвовал в формировании иммунитета сегодняшнего человека. Мертвые рассказывают нам о том, какие мы сегодня.

От ископаемой ДНК к туберкулезу

Примерно в том же направлении, что и исследование древней ДНК у «первых народов», наша команда в сотрудничестве с командой Жан-Лорана Казанова́ и Лорана Абеля провела исследование, посвященное вопросу отрицательного отбора в контексте микобактериальных инфекций. Примером микобактерий – бактерий, устойчивых к спирту и кислотам, – является бацилла туберкулеза. Туберкулез считается самой смертоносной инфекцией нашей эры, унесшей за два последних тысячелетия более 1 миллиарда жизней. Сегодня он все еще является причиной более 1,5 миллиона смертей в год. При этом о генетических основах восприимчивости к туберкулезу вплоть до наступления XXI века было известно довольно мало. Лишь в 2018 году командой Жан-Лорана Казанова́ была идентифицирована первая мутация, встречающаяся в популяции и передающая предрасположенность к туберкулезу (речь идет о мутации типа миссенс в гене TYK2). Эта мутация наблюдается исключительно в популяциях европейского происхождения и с частотностью, меняющейся от 2 до 4 % – что соответствует, тем не менее, миллионам людей…

Мы попытались проникнуть в историю туберкулеза в Европе, изучив колебания распространенности этой мутации за последние 10 000 лет. В поисках наличия этой мутации у более чем 1000 индивидов, живших между эпохой мезолита (около 9000 лет назад) и Средними веками (последние 2000[98] лет), мы обнаружили, что впервые она появляется 8000 лет назад в Малой Азии и затем достигает распространенности почти 10 % в Европе к концу бронзового века, около 3000 лет назад. Начиная с железного века, ее распространенность удивительным образом уменьшается вплоть до сегодняшних 2–4 %. Тогда мы задали себе следующий вопрос: не связано ли это уменьшение с появлением в Европе туберкулеза, который произвел «зачистку» мутации посредством отрицательного отбора? Или же оно вызвано просто дрейфом генов, то есть произошло случайно? Использовав статистические методы, мы смогли показать, что уменьшение распространенности мутации представляет собой результат отрицательного отбора, начавшегося около 2000 лет назад, причем коэффициент отбора является одним из самых значительных в геноме. Эти исследования обеспечили генетические доказательства того, насколько тяжким бременем являлся туберкулез для здоровья европейцев в течение двух последних тысячелетий. Перед нами еще одна наглядная иллюстрация ценности изучения древней ДНК: она позволила нам реконструировать прошлое смертоносной болезни, которую, совершенно ясно, необходимо изучать лучше, поскольку она еще не исчезла полностью.

Когда утрата гена оказывается благоприятной

Мы уже видели много примеров новых мутаций, которые обеспечивают преимущество своим носителям и являются, таким образом, объектами положительного отбора. Часто эти мутации меняют функцию белка, делая его более полезным для выживания человека. Тем не менее, иногда случается, что благоприятный признак вызван не изменением функции белка, а полной утратой гена.

Утрату гена (или, вернее, его превращение в псевдоген – неактивную последовательность гена, который утратил функциональность вследствие повреждений и уже не служит матрицей для синтеза белка) долгое время связывали с негативным влиянием на фенотип. Но в некоторых случаях утрата гена может оказаться благоприятной, то есть дать организму преимущество в результате положительного отбора: речь идет о гипотезе под названием «чем меньше, тем лучше» (или less-is-more по-английски). Когда патоген использует рецепторы клетки-хозяина для проникновения в нее, отдельные мутации, дезактивирующие эти рецепторы, с точки зрения отбора являются скорее преимуществом для хозяина – конечно, если эти мутации не имеют ярко выраженного плейотропного эффекта – иначе говоря, не оказывают вредных побочных действий, возможно, вызванных другими функциями гена.

Малярия

Ген DARC (или ACKR1), связанный с малярией, на сегодняшний день стал уже хрестоматийным примером принципа «чем меньше, тем лучше». Ген DARC кодирует корецептор[99] Plasmodium vivax на поверхности эритроцитов – красных кровяных телец, которые являются клетками-мишенями для этого паразита. Когда этот ген не экспрессируется из-за мутации в промоторе[100], его носитель приобретает полную защиту от P. vivax. Соответствующая мутация получила название Duffy-null. Мы не встречаем ее у европейских или азиатских популяций, но ее распространенность крайне высока (свыше 50 %) у большинства африканских популяций и почти всегда встречается (100 %) в Центральной Африке. Подобное распределение частотности позволяет предположить, что отбор под воздействием паразита P. vivax был очень значительным, и этим объясняется отсутствие сегодня в Африке малярии. В 2017 году одно из исследований подтвердило положительный отбор для мутации Duffy-null, показав, что эта мутация, вначале появившись с очень слабой частотностью (0,1 %), стала практически всеобщей в Африке, с одним из самых сильных коэффициентов отбора в геноме человека. Мы снова становимся свидетелями удивительной силы геномики, позволяющей нам «увидеть», как протекал процесс эволюции.

Есть еще одна мутация в гене DARC, полностью независимая от той, что была найдена в Африке, – на этот раз у папуасов. Эта мутация также уменьшает экспрессию гена DARC. Она связана с меньшей эффективностью внедрения в эритроциты P. vivax, что подтверждает гипотезу о защитном действии неактивности гена DARC. Однако одно из исследований 2010 года показало, что малагасийцы[101], которые являются носителями африканской мутации – а следовательно, как предполагалось, обладают устойчивостью к инфекции, вызываемой P. vivax, – тем не менее восприимчивы к заражению этим паразитом. То есть вполне вероятно, что P. vivax может использовать другие, независимые от гена DARC пути, чтобы внедриться в эритроциты: это заставляет усомниться в широте и эффективности защиты, связанной с мутациями Duffy-null, против этого паразита. Кроме того, это наблюдение ставит под сомнение природу патогена, ответственного за рост частотности мутации Duffy-null в Африке, и позволяет предположить существование селективного влияния со стороны других патогенов, которые также могут использовать ген DARC в качестве «ворот»[102] в клетку-хозяина.

СПИД

Проблема идентификации истинного возбудителя, лежащего в основе отбора, также наглядно иллюстрируется геном CCR5, который кодирует хемокиновый рецептор и, вместе с еще одним геном (CD4), служит воротами для внедрения ВИЧ – вируса, вызывающего развитие СПИДа, – в макрофаги и моноциты человека. Было установлено, что индивиды, которые являются гомозиготными носителями мутаций, приводящих к утрате функции этого гена (CCR5), обладают сильной защитой против инфицирования ВИЧ. Это открытие оказало сильное влияние на исследование этого вируса, прежде всего с точки зрения развития новых стратегий его лечения. Одна из таких мутаций, вследствие которых рецептор CCR5 становится нефункциональным, была хорошо изучена. Гетерозиготные носители этой мутации (названной CCR5-Δ32, так как она приводит к утрате участка из 32 пар оснований) отличаются сниженной восприимчивостью к инфекции и более поздним началом развития СПИДа, тогда как гомозиготные носители обладают устойчивостью к инфекции. Эта мутация наблюдается в Европе – встречаемость может доходить до 14 %, – но практически отсутствует где-либо еще.

В то время как клиническая роль этой мутации бесспорна, ее преимущество с точки зрения эволюции не так очевидно. С одной стороны, в некоторых исследованиях предполагается, что она появилась 1000 лет назад и достигла современной частотности благодаря положительному отбору. С другой стороны, объяснением высоких уровней ее частотности может быть просто нейтральная эволюция. Тем не менее, чтобы достигнуть частотности 14 %, должны были потребоваться десятки тысяч лет, между тем как в соответствии с разными оценками возраст этой мутации составляет от 1000 до 2000 лет: этот факт выступает скорее в пользу гипотезы положительного отбора.

Одной из причин споров об адаптивной природе этой мутации является время возникновения эпидемии ВИЧ, вспыхнувшей каких-нибудь сорок лет назад. Это значит, что для подтверждения гипотезы отбора патоген или патогены, ответственные за воздействие отбора на мутировавший ген CCR5 – Δ32, должны быть не ВИЧ, а какие-то другие. Вместе с тем оказывается, что период появления этой мутации близок к периоду появления возбудителя бубонной чумы, истребившей около 30 % европейского населения между 1346 и 1352 годами. На основе этого совпадения ученые предположили, что бацилла чумы Yersinia pestis могла быть патогеном, ответственным за отбор данной мутации. Но это не единственный кандидат. Общее число умерших от оспы в течение последних семисот лет гораздо выше, чем число умерших от чумы, поскольку оспа воздействует на популяцию непропорциональным образом, поражая больше молодых. Одно из исследований, посвященных моделированию популяционной генетики, показало, что вирус оспы в самом деле мог произвести отбор в степени, достаточной для объяснения нынешней частотности мутации CCR5 – Δ32. Вопрос, таким образом, остается пока открытым…

Норовирус и гастроэнтерит

Норовирусы представляют собой менее противоречивый пример благотворного влияния утраты генов. Эти вирусы, например, Норуолк, вызвали большинство эпидемий гастроэнтерита. Устойчивость к норовирусам связана с мутациями в одном из генов (FUT2), отвечающем за синтез антигенов ABO в клетках эпителия и слизистой оболочки. Учеными были идентифицированы несколько мутаций, дезактивирующих этот ген – и, следовательно, выделение антигенов – из них одна мутация типа нонсенс крайне распространена: около 95 % в Европе и в Африке, где в среднем 20 % индивидов являются носителями этой мутации в гомозиготном состоянии – они имеют особый, так называемой «несекреторный» фенотип (не выделяют антигены). В ряде исследований по популяционной генетике выдвигается предположение, что высокая распространенность в мире данного фенотипа является результатом стабилизирующего отбора. Это очень хорошо видно в популяциях Европы, Ближнего Востока и Африки к югу от Сахары, где секреторные и несекреторные фенотипы встречаются со средней частотой. Следовательно, наблюдаемые сигнатуры отбора могут быть вызваны, хотя бы отчасти, повышенной устойчивостью к норовирусам, приобретенной благодаря мутации, связанной с несекреторным фенотипом.

Однако если бы устойчивость к норовирусам была единственной движущей силой эволюции данного гена, то несекреторный фенотип должен был бы встречаться все чаще и в итоге стать универсальным. Тем не менее, в большинстве популяций поддерживаются оба фенотипа: это позволяет предположить, что секреторный фенотип также дает определенные преимущества. И действительно, оказалось, что индивиды-секреторы реже страдают от инфекций мочевыводящих путей, а также устойчивее к инфекциям, вызываемым грибками рода Candida, менингококками (Neisseria meningitidis) – бактериями, вызывающими менингит, и стрептококками. То есть перед нами – пример стабилизирующего отбора, когда в основной популяции поддерживаются одновременно мутация, дезактивирующая ген, и активная версия гена: два фенотипа, оба дающие как преимущества, так и недостатки, в зависимости от меняющейся ситуации с патогенами – возбудителями инфекционных заболеваний.

Полная утрата гена и септицемия

Наконец, упомянем случай CASP12, который, вероятно, представляет собой самый наглядный пример гена, почти полностью утраченного человеком в результате естественного отбора. Неактивная форма этого гена, возникшая из-за нонсенс-мутации, которая вызывает синтез нефункционального белка, за пределами Африки стала почти универсальной, а среди африканских популяций присутствует у 80 % людей. Такая крайне высокая распространенность неактивной формы, по всей вероятности, стала результатом положительного отбора, связанного с повышенной устойчивостью к септицемии[103], возникающей при отсутствии этого гена. Действительно, носители такой мутации демонстрируют более сильный воспалительный ответ на эндотоксины[104]: в случае тяжелой септицемии уровень их смертности в три раза ниже, чем у гомозиготных носителей активной формы, демонстрирующих более слабый воспалительный ответ. Такой ответ может быть вызван ингибиторным действием данного гена (CASP12) на другой ген (CASP1), участвующий в запуске воспалительного процесса.

В этом контексте интересно отметить потенциальное эволюционное преимущество, имеющееся у шимпанзе в связи с утратой гена ICEBERG: его действие также мешает активации гена CASP1 и, как следствие, выработке провоспалительных цитокинов. Если бы это преимущество реализовалось, оно, в свою очередь, стало бы прекрасной иллюстрацией того, каким образом люди и шимпанзе, с помощью различных механизмов отбора, прошли двумя независимыми эволюционными путями, чтобы противостоять риску септицемии.

Естественный отбор и адекватность иммунного ответа

Как бы то ни было, примеры, когда утрата гена является благоприятной, остаются редкими – в большинстве случаев мутации, приводящие к утрате гена, удаляются отрицательным отбором. Чем важнее ген и чем больше у него функций, тем менее приемлемы мутации, которые приводят к его утрате или изменению последовательности, и тем сильнее будет воздействие отрицательного отбора.

В связи с этим выявление таких генов представляет определенный интерес, потому что таким образом мы можем получить информацию о генах, кодирующих белки, которые отвечают за основные функции организма и изменение деятельности которых может повлечь за собой тяжелые нарушения этих функций. В частности, в ходе работы, проводившейся в моей лаборатории, было показано, что эволюция генов врожденного иммунитета, как правило, ограничена этим механизмом отбора. Это утверждение особенно верно для генов, связанных с тяжелыми иммунными заболеваниями у детей – такими, как первичный иммунодефицит. Некоторые гены иммунитета, эволюционирующие под влиянием отрицательного отбора, были связаны командой Жан-Лорана Казанова́ с тяжелыми заболеваниями: в их числе герпесный энцефалит, бактериальные гнойные инфекции, наследственная предрасположенность к микобактериальным инфекциям и тяжелые воспалительные заболевания. Все эти примеры, полученные благодаря клинической генетике, со всей очевидностью демонстрируют значимость выявления отрицательного отбора: это позволяет нам идентифицировать гены, представляющие первостепенную важность для нашего выживания.

Но вернемся к мутациям, ведущим к утрате гена. За исключением примеров благотворной дезактивации гена, о которых мы упоминали выше, в большинстве случаев мутации утраты функции, присутствующие в основной популяции, возможны благодаря простой избыточности соответствующих генов. Несколько недавних полногеномных исследований были посвящены поиску мутаций, приводящих к потере функции, в различных человеческих популяциях по всему миру. Результаты этих исследований показали, что каждый человек является носителем в среднем 35 мутаций, в гомозиготном состоянии связанных с утратой гена, и что в целом можно найти около 900 генов с мутациями, приводящими к потере функции, которые присутствуют как минимум у 1 % популяции. Эти наблюдения указывают на гены, обладающие избыточными функциями, и (в случае мутаций, которые широко распространены в здоровых популяциях) на гены, не играющие первостепенную роль в выживании человека – иначе говоря, избыточные для иммунного ответа гены.

Мутации некоторых подробно изученных иммунологами генов хорошо укладываются в эту гипотезу. Примером могут служить гены, кодирующие интерфероны (IFN) I типа – большую группу белков, регулирующих деятельность иммунной системы и, в частности, антивирусную реакцию. Два члена этого семейства (IFNA10 и IFNE) часто несут нонсенс-мутации, которые присутствуют почти у половины населения Азии. В 2011 году моя команда провела исследование эволюционной генетики человеческих интерферонов и показала, что мутации такого типа в генах IFNA10 и IFNE могут иметь нейтральный эффект. Совсем иначе дело обстоит с другими интерферонами (например, интерферон-гамма), которые имеют выраженную сигнатуру отрицательного отбора, что, по всей вероятности, указывает на их исключительное значение. Это позволяет предположить, что гены IFNA10 и IFNE скорее избыточны для защиты человека от патогенов.

Приведем также пример гена TLR5, кодирующего толл-подобный рецептор, который распознает бактерии со жгутиком – нитевидной структурой, позволяющей клетке передвигаться. Мы обнаружили в этом гене нонсенс-мутацию, прекращающую иммунный ответ клетки на флагеллин – белок, структурирующий бактериальный жгутик: эта мутация распространена довольно широко в большинстве человеческих популяций – вплоть до 13 % в Юго-Восточной Азии. Кроме того, международная база данных, объединяющая сведения о геномах gnomAD (Genome Aggregation Database), которая описывает более 140 000 индивидов (представителей самых разных популяций со всего мира), содержит данные 497 гомозиготных индивидов с такой мутацией: это свидетельствует о том, что люди могут вести нормальную жизнь с неработающим геном TLR5 – во всяком случае, в наши дни. Это также подтверждают результаты наших исследований в популяционной генетике: они показали, что высокая частота встречаемости этой мутации в основной популяции вполне совместима с ее нейтральным характером. Вместе с тем эти наблюдения позволяют прийти к выводу, что дополнительные механизмы распознавания бактерий со жгутиком могут обеспечить достаточную защиту организма и в отсутствие гена TLR5.

Приведенные примеры, когда утрата генов приемлема с точки зрения естественного отбора, помогают нам, с одной стороны, идентифицировать биологические функции, демонстрирующие избыток иммунного ответа, и, с другой стороны, отметить другие иммунологические функции, утрата или нарушение которых могут стать роковыми в случае контакта с патогенами, то есть при инфекции.

Но лучше вместе

Рассмотренные в этой главе примеры естественного отбора, которые касаются популяций, живущих сегодня или живших в прошлом, наглядно показывают, как гены, отвечающие за иммунный ответ, адаптируются под воздействием положительного или стабилизирующего отбора.

Как мы видели в предыдущей главе, существует менее очевидный механизм отбора – полигенный отбор, при котором изменения распространенности мутаций нескольких генов вместе способствуют адаптации. Мы привели ключевой пример такого отбора: рост. Выявление случаев полигенного отбора у человека все еще представляется сложным, но эти случаи помогают нам лучше понять генетическую основу множества различных фенотипов, особенно когда нам пока не известно, какие генетические факторы участвовали в их формировании.

Для взаимоотношений между организмом-хозяином и патогеном, как и для многих других фенотипических признаков, о масштабах полигенного отбора мы знаем не слишком много. Однако команда Лорана Экскофье разработала метод выявления полигенного отбора, действующего на уровне целых систем или подсистем генов. Исследования этой команды показали, что группы генов, задействованных в иммунном ответе, демонстрируют явные признаки полигенного отбора. Эти группы включают гены, изменчивость которых связана, в том числе, с малярией, с инфицированием кишечной палочкой (Escherichia coli) или с взаимодействием между цитокинами и их рецепторами. Своей значимостью большинство из этих групп генов обязаны не сильному сигналу (характерен лишь в отдельных случаях), а слабому воздействию на большое количество генов, что подтверждает гипотезу, согласно которой полигенный отбор являлся ключевым механизмом адаптации человека к патогенам – возбудителям инфекционных заболеваний.

Нам известно не так много примеров полигенного отбора у человека. Но это вовсе не означает, что других таких случаев нет – возможно, мы просто не располагаем достаточно мощным статистическим аппаратом, чтобы их обнаружить. И поэтому поиски надежных статистических методов для выявления масштабов полигенного отбора у человека являются очень перспективным направлением в популяционной генетике. Генетика прошла длинный путь – то, что мы знаем сегодня, было просто немыслимо в 1953 году, в момент открытия структуры ДНК. Однако и впереди ее по-прежнему ждет большое будущее.

Часть V

Гибридизация, культура и медицина

История людей, как и всех живых существ, запечатлена в генах. Но история человечества – это не только история генов. У людей есть и история культуры, которая иногда вмешивается в генетическую и меняет ее. И сегодня генетика позволяет проследить историю культурных навыков (например, когда человек впервые начал носить одежду) и ответить на вопросы, остававшиеся загадкой для гуманитарных наук.

В этой части нас будет интересовать, каким образом совмещение генетического и культурного развития повлияло на судьбу человечества: ведь гены, языки, народы и культуры неразделимы. В связи с этим следует подчеркнуть, что гибридизация и скрещивания были исключительно ценным ресурсом адаптаций: наше генетическое разнообразие, которое возникло в их результате, – это просто сокровище. Восстанавливая историю миграций и скрещиваний, какой она сохранилась в наших генах, геномика вновь доказала свою удивительную способность находить связь между прошлым и настоящим, между сегодняшним иммунным ответом организма и естественным отбором в ходе эволюции, а также объяснять, почему отдельные мутации, некогда отобранные благодаря преимуществам, которые они обеспечивали, в новых условиях окружающей среды – наших условиях – превращаются иногда в тяжкое бремя для нашего организма. Эти знания, в свою очередь, открывают новые и многообещающие перспективы для медицины.

«Ничто в биологии не имеет смысла, кроме как в свете эволюции»

Это высказывание представляет собой заглавие статьи биолога-эволюциониста Феодосия Добржанского, появившейся в 1973 году (по-английски Nothing in Biology Makes Sense Except in the Light of Evolution). В статье Добржанский обрушивается с критикой на креационизм, защищая теорию эволюции. Его знаменитая фраза постоянно используется противниками креационизма или более современного варианта этой теории – так называемой концепции «разумного замысла»[105]. Ведь эта формула идеально вписывается в контекст эволюционной биологии и популяционной генетики: только узнав и воссоздав по шагам то, что гены могут поведать об истории живых существ, только глубоко проникнув в то, что уже создано природой в ходе эволюции, мы сможем осмыслить механизмы функционирования всего живого. Изучив прошлое нашего вида, можно лучше понять его настоящее и, при необходимости, извлечь уроки на будущее.

Не подлежит сомнению: мы происходим от тех, кто – из всех наших предков – имел счастье пережить страшные эпидемии прошлого, войны и суровые климатические условия и кому удалось оставить потомство, передав нам по наследству свои полезные генетические ресурсы. Мы стали такими, какие мы сегодня, благодаря унаследованной нами устойчивости к внешним воздействиям, сохранившейся в наших генах в ходе естественного отбора. Мы сегодняшние – результат долгой истории гибридизаций, начавшейся приблизительно 60 000 лет назад со скрещивания между нашими предками и другими гомининами, затем продолжавшейся в ходе расселения по миру и во время вынужденных миграций – связанных, например, с работорговлей, – и эта гибридизация между популяциями все еще продолжается. Но каким образом эта длительная эволюционная история, плодом которой мы являемся и следы которой мы в себе несем, сформировала наш вид и, в частности, современное разнообразие наших генов и связанных с ними болезней? Генетика, как мы уже видели, дает нам новые инструменты для поисков ответа на эти вопросы. Это необыкновенно ценное знание: выясняя, кто мы есть и как мы сформировались, мы получаем надежду на лучшее будущее – прежде всего с точки зрения медицины.

Все мы – метисы: в каждом из нас течет смешанная кровь

Геном каждого из нас представляет собой мозаику, составленную из кусочков геномов наших предков. Он напоминает книгу с тремя миллиардами букв, в которой мы можем прочитать нашу историю. Как выяснилось с открытием структуры ДНК в 1953 году, великая книга всего живого написана на языке генетики. И постепенно мы учимся ее расшифровывать. Мы находим в ней следы множества скрещиваний, которые привели к нашему сегодняшнему генетическому разнообразию. Эти скрещивания сделали нас – каждого из нас, вне зависимости от географического, этнического или культурного происхождения – метисами. Не существует «чистокровных» народов, все притязания на принадлежность к определенной идентичности, основанные на некоем исключительном наследовании «крови» или расы, с точки зрения генетической реальности являются не более чем фантазиями. Понятие расы для человека не имеет под собой никаких оснований с точки зрения биологии, по существу «раса» – это просто культурный конструкт. В реальности же наш геном – это своего рода гигантский пазл, куда каждый из наших предков, самого разного происхождения, вносит свои кусочки: в результате образуется картина с многочисленными оттенками, уникальная для каждого человека. Это неоспоримый факт: никто из нас не является носителем генома лишь какого-то одного предка.

Приведем несколько примеров. Если взять Африку к югу от Сахары, то все популяции там окажутся в той или иной степени смешанными. Самая очевидная, но далеко не единственная причина – скрещивания, связанные с расселением. Генетические данные ясно показывают, что популяции – носители языков банту скрещивались с местными популяциями, которые они повстречали во время скитаний по континенту: банту скрестились и с пигмеями в Центральной Африке, и со скотоводческими племенами Восточной Африки, и с койсанскими народами Южной Африки. В свою очередь, североафриканские популяции представляют собой мозаику из трех составляющих различного происхождения: это Ближний Восток, Магриб (то есть собственно североафриканское происхождение) и, в меньшей степени, территории к югу от Сахары. Что же касается европейцев, то, как мы уже видели во всех подробностях, их геном показывает, что они сформировались в процессе активной гибридизации между мезолитическими охотниками-собирателями запада Европы, неолитическими земледельцами Малой Азии и степными скотоводами Центральной Азии.

Подобные истории скрещиваний в разные эпохи между народами, обладающими каждый своим генетическим профилем, мы находим также в различных регионах Азии и на островах Тихого океана. Монгольская империя, созданная Чингисханом, известна своими неоднократными нашествиями после 1206 года: в период расцвета, в конце XIII века, она простиралась от Тихого океана до Восточного Средиземноморья (территории современной Турции). Но если культурное влияние Монголии хорошо задокументировано, то демографическое – по сути, генетическое – было гораздо меньше изучено вплоть до последних лет. Однако недавние исследования показали, что монгольские нашествия очень сильно повлияли на генотип населения различных регионов Евразии в результате гибридизации между народами монгольского происхождения и популяциями, которые встречались им в Центральной Азии, на Индийском субконтиненте[106], на Ближнем Востоке и даже в Восточной Европе. Тем не менее, даже если, по приблизительным оценкам, даты этих скрещиваний совпадают с периодом существования Монгольской империи, их генетические следы могли затем наложиться, хотя бы отчасти, на следы миграций народов – носителей тюркских языков, область распространения и культурное влияние которых во многом совпадали с таковыми войск Чингисхана.

Даже в куда меньших географических регионах генетические исследования обнаруживают удивительные истории скрещиваний. Возьмем, например, исследование Криса Тайлер-Смита из Института Сенгера – исследовательского центра геномики в Великобритании, – посвященное анализу генома 13 индивидов, живших между III и XIII веками нашей эры на территории современного Ливана. Девять из них были найдены в общем захоронении на территории города Сайда, или древнего Сидона, на юге Ливана – месте, где, согласно археологическим данным, находилась могила крестоносцев, павших в сражении в XIII веке. Данные генетического анализа показали, что крестоносцы были или европейского, или местного происхождения, но двое из них – смешанного, европейского и ближневосточного происхождения: это доказывает, что крестоносцы скрещивались с местным населением. Тем не менее, по-видимому, это происходило не часто, поскольку современные популяции этого региона не имеют генетических сигнатур, характерных для европейского происхождения. Очень вероятно, что данный пример иллюстрирует ситуацию, обобщенную для всей истории человека: генетические сигнатуры гибридизации, которые мы наблюдаем в нынешних человеческих популяциях, представляют собой лишь вершину айсберга. Другими словами, они приоткрывают нашему взгляду лишь часть скрещиваний, которые или продолжались в течение долгого времени, или имели достаточный масштаб, чтобы их следы оставались заметны и сегодня.

В Америке гибридизация достигала невероятно высокой степени. Мы встречаем здесь практически все возможные генотипы: индейское происхождение (оно же азиатское) сосуществует – начиная с колониального периода и меняя свою интенсивность в зависимости от географических регионов и культурных навыков – с европейским и африканским. И это не считая наследия неандертальцев, принесенного европейцами, и денисовцев, принесенного азиатскими предками американских индейцев. За пределами Америки существуют и другие популяции – конечно, географически более ограниченные, – которые также являются плодом активного скрещивания популяций, происходящих из отдаленных географических регионов. Примером может служить случай капских метисов, называемых по-английски Cape Coloureds. Генетические исследования показали, что эта популяция возникла благодаря гибридизациям, происходившим в течение последних пятисот лет, как минимум пяти разных генетических составляющих. Это были скрещивания между европейскими колонистами, местными популяциями народов банту и койсан, а также популяциями, появившимися в результате торговли рабами, привезенными из Бенгалии (Южная Азия) и Малайзии (Юго-Восточная Азия).

И точно так же крайняя степень активной гибридизации представлена на Мадагаскаре. Хотя этот остров находится всего в каких-то 400 километрах от африканских берегов, геномы малагасийских популяций свидетельствуют о том, что первые обитатели острова были носителями австронезийского языка и происходили из Юго-Восточной Азии, по всей вероятности, из южной части острова Борнео: они прибыли на Мадагаскар от 2000 до 3000 лет назад. Затем, около 1500 лет назад, на острове поселились народы банту, прибывшие из Южной Африки, и эти популяции смешивались в период от 1000 до 500 лет назад. К двум этим главным составляющим добавляется менее значительная и встречающаяся в основном у мужчин составляющая европейско-ближневосточного происхождения, возможно, связанная с появлением на острове народов суахили, или групп, пришедших с территорий арабского мира. В результате в малагасийских популяциях африканская составляющая присутствует в среднем на уровне 60 %, составляющая австронезийского происхождения – на уровне 36 % и составляющая, происходящая из Ближнего Востока и Европы, – на уровне 4 %, хотя соотношение африканской и австронезийской составляющих может сильно отличаться у того или иного индивида (от 20 до 90 %).

Гибридизация: ускоритель адаптации и фактор выживания?

Итак, мы установили, что гибридизации наглядно иллюстрируются генетическими данными. Вернемся теперь к интересующему нас вопросу, взглянув на него с позиций Добржанского – согласно фразе, начинавшей эту главу, а именно: каков смысл скрещиваний «в свете эволюции»? Могут ли скрещивания быть фактором адаптации человека к окружающей среде и в какой мере? Другими словами, могут ли они стать источником генетических вариантов, дающих больше шансов на выживание в определенных условиях среды? Адаптация – это процесс, благодаря которому популяция приобретает характеристики, позволяющие ей эффективнее реагировать на изменения окружающей среды. Это стандартный результат естественного отбора: в принципе отбор может удерживать и распространять любую новую благоприятную мутацию. Тем не менее, теоретически популяционная генетика предполагает, что популяция равным образом может приобретать адаптивные варианты благодаря генетическому обмену – то есть благодаря скрещиванию с другими популяциями или близкородственными видами, которые уже адаптировались к этой среде. Таким образом, дети, появившиеся в результате этих гибридизаций, получают преимущество благодаря приобретению адаптивных генетических элементов: потрясающая экономия времени по сравнению с эволюцией!

А как у растений и у других животных?

У растений или других животных, согласно многочисленным эмпирическим наблюдениям, существует передача мутаций и адаптивных признаков посредством гибридизации с родственными видами: такое явление называется адаптивной интрогрессией. Например, ряд областей генома резуховидки[107] песчаной (Arabidopsis arenosa) – растения, во Франции встречающегося в основном на северо-востоке страны, – демонстрируют сигналы адаптации к серпентиновым почвам, считающимся бедными. Эти области генома возникли в ходе интрогрессии с другим видом – резуховидкой лировидной (Arabidopsis lyrata). Известны и другие примеры адаптивной интрогрессии: у различных видов бабочек геликонид (Heliconius sp.), получивших цвет своих крыльев от других симпатрических видов; у домовой мыши (Mus musculus domesticus), которая приобрела устойчивость к ратицидам (препаратам для борьбы с грызунами) – особенно к варфарину – благодаря интрогрессии с алжирской мышью (Mus spretus); или у комара Anopheles coluzzii, чья устойчивость к инсектицидам объясняется гибридизацией с другим комаром Anopheles gambiae – кстати, оба этих вида являются переносчиками малярии.

Скрещивание и адаптация у человека

В отношении вида людей мы только недавно начали изучать роль гибридизации в адаптации к окружающей среде. Она может происходить между различными популяциями людей, и тогда говорят об адаптивном скрещивании, или между людьми современного типа и древними людьми, тогда речь идет об адаптивной интрогрессии (этот процесс мы рассмотрим далее). Множественные эпизоды скрещивания, которыми отмечена, как мы уже видели, история африканского континента, превратили нынешние африканские популяции в геномные пазлы, сложенные из наследия многих предков. Именно в Африке были впервые идентифицированы явления адаптивного скрещивания у человека. В 2012 году генетическое исследование, проведенное командой Криса Тайлер-Смита на различных эфиопских популяциях, говорящих на семитских и кушитских языках, показало, что эти популяции являются результатом произошедшего около 3000 лет назад совмещения двух генетических составляющих: африканской, с территорий к югу от Сахары, и неафриканской, из земель Леванта. При этом миграции, пришедшие из Леванта, внесли в гены эфиопских популяций мутацию, связанную с более светлой пигментацией кожи: ее распространенность в этих популяциях оказалась выше ожидаемого. Это свидетельствует о воздействии адаптивной гибридизации, ставшей, по всей вероятности, результатом влияния таких социальных факторов, как половой отбор.

Адаптивное скрещивание в Африке: банту

После этого первого исследования появились и другие, также подтверждающие адаптивную роль скрещивания у человека. Примером могут послужить работы Этьена Патэна, посвященные истории популяций банту из Африки. Мы уже видели, что народы – носители языков банту, изначально охотники-собиратели, жившие на территории между современными Камеруном и Нигерией, постепенно расширили свой ареал обитания. За несколько тысяч лет скитаний, начавшихся около 4000 лет назад, они распространились по всей Африке к югу от Сахары, где им пришлось столкнуться с самыми разными экологическими условиями: экваториальным лесом, саванной, пустыней и т. д. Как же эти народы смогли адаптироваться к таким разным условиям окружающей среды? Исследование Этьена Патэна, опубликованное в журнале Science в 2017 году, показало, что, скрещиваясь с местными популяциями, народы – носители языков банту приобрели благоприятные генетические мутации, облегчившие адаптацию к новым местам проживания. Так, добравшись до Восточной Африки, популяции банту унаследовали от местных скотоводов вариацию, связанную с геном лактазы, которая позволяет переваривать молоко и во взрослом возрасте. Есть еще один важный момент, отмеченный в этом исследовании: благодаря скрещиванию с пигмеями в Центральной Африке популяции банту изменили свою систему HLA, что способствовало формированию лучшего иммунного ответа.

Как выжить после малярии: пигмеи и фульбе

Банту – не единственные, кто выиграл от этих встреч: исследования мутации HbS гена бета-глобина показывают, что гибридизации были благотворны и для пигмеев. Эта мутация наблюдается почти исключительно в Африке, она присутствует примерно у 20 % представителей некоторых популяций Центральной Африки. Как мы уже видели, эта мутация в гомозиготном состоянии вызывает дрепаноцитоз, но в гетерозиготном состоянии повышает защищенность организма от малярии. В отсутствие малярии эта мутация должна исчезать где-то через двенадцать поколений. От этого факта мы и отталкивались в своих рассуждениях: датировка мутации должна предоставить нам информацию о периоде, начиная с которого малярия стала настоящим бичом для африканских популяций. Нам удалось показать, что она появилась у предков африканских земледельцев более 20 000 лет назад: это позволяет предположить, что популяции предков подвергались воздействию малярии гораздо раньше, чем считалось прежде.

Мутацию HbS охотники-собиратели пигмеи приобрели благодаря скрещиванию с народами банту, очевидно, намного позже: около 6000 лет назад. Таким образом, прибытие земледельческих народов в лесистые местности и последующее уничтожение лесов – то есть искусственное изменение окружающей среды, – происходившее в последние 4000–5000 лет, создали благодатную почву для передачи малярии популяциям пигмеев. Следуя модели «яд – противоядие», банту должны были одновременно принести популяциям пигмеев новый «яд» – малярию, и «противоядие» – защитную мутацию HbS: и все это благодаря адаптивному скрещиванию.

Также стоит упоминания случай народа фульбе, или фулани. Это народ скотоводов, обосновавшийся на территории Сахеля, от Атлантического побережья до Красного моря. Генетическое исследование гамбийских фульбе показало, что они сформировались в результате скрещивания между жителями Евразии и коренными жителями Западной Африки, случившегося около 1800 лет назад. С тех пор фульбе сохранили высокий уровень евразийского материала в гене LCT: он содержит аллель, способствующий усвоению молока взрослыми людьми; а также высокий уровень африканского материала в гене DARC: его аллель, названный Duffy-nul, обеспечивает устойчивость к форме малярии, вызываемой паразитом Plasmodium vivax. Благоприятная природа аллеля Duffy-nul подтверждается тем, что мы встречаемся с ним также в Пакистане и на Мадагаскаре, где малярия, вызванная P. vivax, является эндемическим заболеванием – здесь аллель Duffy-nul имеется у некоторых гибридных популяций, демонстрирующих высокий уровень африканского наследия.

Иммунный ответ – тоже результат скрещиваний

Важная роль адаптивного скрещивания в формировании иммунитета подтверждается также рядом исследований, проведенных на системе HLA – поскольку некоторые генетические варианты, имеющие первостепенное значение при изменениях иммунного ответа, связанных с гибридизацией, стали объектом отбора лишь несколько сотен лет спустя после скрещивания. Мы наблюдаем, к примеру, что в некоторых популяциях Мексики, Пуэрто-Рико или Колумбии африканского генетического материала в системе HLA больше, чем ожидалось исходя из теоретических соображений. Таким образом, мы видим тенденцию сохранения гаплотипов HLA африканского происхождения у смешанных популяций – возможно, вызванную тем, что эти гаплотипы оказались благоприятными для адаптации популяций к патогенам, встретившимся им в Новом Свете. В этом контексте два недавних исследования описывают связь между африканским наследием и защищенностью от тяжелого течения лихорадки денге[108] в смешанных популяциях на Кубе и в Колумбии. Ведь если в старом генетическом горшке получается самый «вкусный адаптивный суп», то такой горшок стоит сохранить…

Эти исследования предоставили нам доказательства, что адаптация организма к патогенам – возбудителям инфекционных заболеваний – может ускориться благодаря скрещиванию между различными популяциями людей, пусть даже в настоящий момент наши наблюдения ограничиваются лишь рядом примеров популяций африканского происхождения. Систематическое выявление геномных сигнатур адаптивного скрещивания между человеческими популяциями достоверно подтверждает важную роль этого процесса на примере эволюции иммунитета. Таким образом мы получаем ценные данные о риске инфекционных заболеваний.

Чем мы обязаны древним людям?

Изучение человеческих геномов однозначно показывает, и мы это не раз подчеркивали, что большинство индивидов и популяций нашей планеты – за исключением африканских – не являются «стопроцентными сапиенсами». По иронии судьбы, единственные, кого можно на 100 % назвать сапиенсами, поскольку в их геномах нет (или почти нет)«древнего» материала, – это группы африканского происхождения: важная деталь, о которой стоило бы напомнить сторонникам расизма, отстаивающим превосходство белого человека! Вместе с тем геномы всех индивидов европейского, азиатского, тихоокеанского или индейского происхождения содержат от 1 до 5 % генетического материала неандертальцев или денисовцев, что свидетельствует о давних скрещиваниях сапиенсов с другими видами людей.

Однако в большинстве случаев интрогрессия древнего генетического материала в геном современных людей оказывалась неблагоприятной с точки зрения отбора, что приводило к постепенной потере древнего наследия, прежде всего в участках генома, кодирующих гены – речь идет о тех самых «пустынях древних генов». И наоборот, высокий уровень древнего наследия, наблюдаемый в геноме современных популяций, указывает либо на устойчивость этих древних вариантов, эволюция которых была нейтральной, не мешая адаптации современных людей, либо на предпочтение этих вариантов в ходе положительного или стабилизирующего отбора, поскольку они способствовали адаптациям людей после скрещивания. Известно о случаях отбора древних вариантов, происходивших после адаптивной интрогрессии – речь о генах, связанных с морфологическими признаками, метаболизмом и с реакцией на факторы окружающей среды – такие, как температура, высота, инсоляция или патогены. Учитывая, что неандертальцы и денисовцы жили в Евразии как минимум 300 000 лет до прибытия людей современного типа, они, по всей вероятности, были уже хорошо адаптированы к местному питанию, а также к патогенам и к условиям окружающей среды. Таким образом, для людей современного типа, пришедших из Африки, скрещивание с древними популяциями, которые они встречали, осваивая новые земли около 50 000 лет назад, оказалось полезным: оно облегчило их адаптацию к новым условиям окружающей среды.

Благотворность неандертальской интрогрессии

За последние годы все большее число исследований уделяли внимание идентификации генов и биологических функций, подвергшихся воздействию адаптивной интрогрессии и представляющих свидетельства о присутствии генетического материала неандертальцев (в популяциях за пределами Африки) и денисовцев (в популяциях Тихоокеанского региона и, в меньшей степени, в азиатских популяциях). Некоторые функции регулярно подвергаются адаптивной интрогрессии: это морфологические характеристики и пигментация кожи, метаболизм, адаптация к недостатку кислорода и иммунный ответ. Если говорить о неандертальцах, то для многих генов, задействованных в изменении пигментации кожи – связанном как с дифференциацией кератиноцитов[109], так и с их реакцией на ультрафиолетовые лучи (речь идет прежде всего о генах BNS2, MC1R, POU2F3 и HYAL2) – приобретение вариантов неандертальского происхождения оказалось благоприятным для адаптации к жизни в северных широтах. Кроме того, неандертальцы оставили нам в наследство варианты, связанные с катаболизмом[110] липидов, которые мы находим у европейских популяций: распространенность этих вариантов резко возросла вследствие адаптивных преимуществ, которые они проявили в Европе. Другие гены, задействованные в метаболизме липидов, – например, SLC16A11 и SLC16A3, кодирующие мембранные транспортные белки, ассоциированы одновременно с повышенным риском развития диабета второго типа в популяциях Латинской Америки и с неандертальским наследием. Мы не знаем, к чему помогали адаптироваться эти варианты: возможно, они дали популяциям американских индейцев преимущество, связанное с изменением диеты.

Денисовцы на высоте

Если относительно вклада неандертальцев в геном современного человека существует целый ряд гипотез, то о возможных адаптивных преимуществах от скрещивания с денисовцами известно довольно мало. Самый канонический пример касается гена EPAS1, связанного с концентрацией гемоглобина в крови и с реакцией организма на недостаток кислорода. В 2014 году группа Расмуса Нильсена из Калифорнийского университета в Беркли показала, что этот ген у тибетцев содержит много ДНК денисовца. Ученые предположили, что эта популяция получила от денисовцев аллели, благоприятные для адаптации к жизни на высоте, в условиях с крайне низким содержанием кислорода в воздухе. Денисовцы также передали благоприятные варианты, локализованные в других генах (TBX15 и WARS2), современным популяциям Южной и Восточной Азии, американским индейцам и аборигенам Гренландии. Было установлено, что участок, содержащий эти гены, ассоциирован с самыми разнообразными признаками – от различий в жировой ткани и распределении жира по телу до морфологических характеристик лица, телосложения, цвета волос и развития скелета. Эти несколько примеров подчеркивают важность вклада денисовцев в сегодняшнее фенотипическое разнообразие некоторых человеческих популяций.

Древняя интрогрессия и иммунитет

Биологическая функция, на которую, вероятно, сильнее всего повлияла древняя интрогрессия – неважно, неандертальского или денисовского происхождения, – это функция иммунного ответа. Первая связь между древней интрогрессией и иммунитетом была идентифицирована в области HLA, задействованной в формировании приобретенного иммунитета, где несколько гаплотипов, очевидно, добавились при гибридизации с неандертальцами или денисовцами. После первого исследования этого вопроса список генов иммунитета, для которых древняя интрогрессия оказалась благоприятной (у человеческих популяций за пределами Африки), продолжает непрерывно расти.

В 2016 году мы с моей командой показали, что гены, задействованные в системе врожденного иммунитета – другими словами, представляющие первую линию защиты от возбудителей инфекционных заболеваний, – особенно богаты неандертальским наследием. Результат нашего исследования подтвердил гипотезу, что скрещивание между неандертальцами и людьми современного типа способствовало адаптации последних к инфекционным заболеваниям, с которыми они сталкивались при расселении по планете. Например, благоприятные варианты генов или семейств генов неандертальского происхождения, задействованных в антивирусной защите (прежде всего ген STAT2 или семейство генов OAS), часто встречаются в большинстве популяций за пределами Африки. Менее распространенный кластер генов (TLR1-TLR6-TLR10), кодирующих рецепторы врожденного иммунитета, которые находятся на поверхности клеток и распознают микробов, демонстрирует сигналы адаптивной интрогрессии неандертальского происхождения как в Европе, так и в Азии. Денисовцы, со своей стороны, тоже внесли вклад: мы обязаны им отдельными благоприятными мутациями, связанными с иммунным ответом в популяциях Тихоокеанского региона, и особенно у меланезийцев. Один из таких случаев – ген TNFAIP3, который регулирует иммунитет, не допуская избыточного ответа, способного привести к воспалительным или аутоиммунным заболеваниям.

Защищающее наследие денисовцев в тихоокеанском регионе

Адаптивная интрогрессия в популяциях Тихоокеанского региона заслуживает отдельного внимания. Действительно, этот регион представляет особую важность для понимания того, как взаимодействие с древними гомининами определяло адаптации человека, поскольку местные популяции демонстрируют самый высокий в мире уровень древнего наследия – около 6 %, если мы сложим неандертальское и денисовское. Недавнее исследование моей команды, опубликованное в журнале Nature в 2021 году, показало, что вклад неандертальцев улучшил адаптацию популяций Тихоокеанского региона, повлияв на множество фенотипических признаков – среди них иммунитет, образование нейронных связей, метаболизм и пигментация кожи. Удивительный факт: адаптивная природа денисовской интрогрессии почти исключительно связана с иммунными функциями! В число генов, задействованных в иммунном ответе и содержащих высокий уровень денисовского наследия, входит ген, регулирующий иммунный ответ и упоминавшейся в предыдущем параграфе (TNFAIP3), а также другие гены, вовлеченные в клеточное взаимодействие (CD33) или регулирующие развитие антивирусной реакции с участием интерферонов (IRF4). Во всех этих примерах денисовские варианты присутствуют с крайне высокой частотностью, на уровне 60–70 %: это позволяет предположить, что денисовский человек помог адаптации человека современного типа, став для него своего рода банком или резервуаром аллелей, обеспечивающих устойчивость к патогенам.

Древние варианты, дающие защиту от вирусов

Все больше и больше исследований показывают, что приобретенные в результате интрогрессии древние варианты генов изменяют фенотип человека на молекулярном уровне, воздействуя на экспрессию генов. Например, варианты неандертальского происхождения особенно сильно влияют на работу генов иммунитета. Один из таких случаев представляет семейство генов OAS, где эти варианты связаны со снижением экспрессии гена OAS3 в ответ на вирусную инфекцию. В целом, мутации, связанные с изменением экспрессии генов, – те, что локализованы в ЛКП, локусах количественных признаков (по-английски QTL, или Quantitative Trait Loci) – часто приходятся на ДНК неандертальского происхождения; особенно это касается макрофагов и моноцитов – типов клеток, играющих первостепенную роль во врожденном иммунном ответе.

В качестве примера можно привести еще одно исследование нашей команды, опубликованное в журнале Cell[111] в 2016 году: в нем мы показали, что неандертальцы действительно передали европейцам мутации, играющие ключевую роль в управлении иммунным ответом – прежде всего, ассоциированные с реакцией на вирусные инфекции – например, на вирус гриппа. Связь между адаптивной интрогрессией и иммунитетом к вирусам была подтверждена и другим исследованием – оно было опубликовано в Cell в 2018 году, – проведенным командой Дэвида Энарда и Дмитрия Петрова из Стэнфордского университета. Как показало это исследование, человеческие белки, взаимодействующие с вирусами (или VIP, от английского viral interacting proteins), содержат богатое неандертальское наследие, особенно если они специфичны к РНК-содержащим вирусам, таким как вирус гриппа или вирусы из семейства коронавирусов (к которым относится и SARS-CoV-2, вызывающий COVID-19). Вместе эти исследования говорят об адаптивном потенциале гибридизации человека с другими гомининами – например, неандертальцами – и обнаруживают, что последние, уже адаптированные к полной инфекций окружающей среде, способствовали адаптации первых европейцев к заболеваниям вирусной природы.

Для современных фенотипов древнее наследие – палка о двух концах

А что можно сказать по поводу признаков, выходящих за рамки молекулярного уровня? Если мы отмечаем материал древнего происхождения в генах, связанных с различными биологическими функциями – особенно с иммунитетом, – оказывают ли эти древние участки ДНК реальное влияние на современные человеческие фенотипы? Несколько исследований сосредоточились на этом вопросе, проанализировав медицинские исследования, в ходе которых древние участки, представленные в наших геномах, и прежде всего мутации древнего происхождения, были соотнесены с разными вариациями фенотипа человека. В ряде работ отмечена связь между присутствием этих древних вариантов и некоторыми патологиями: среди них красная волчанка (lupus erythematodes), другие аутоиммунные заболевания и разные виды аллергий.

Два таких исследования использовали системный подход, проанализировав большие когорты[112] людей и получив доступ к значительному числу фенотипов. Первое из них, опубликованное в журнале Science в 2016 году, оценило вклад древних мутаций в изменчивость более 1000 человеческих фенотипов; оно проводилось на основе анализа 28 000 индивидов европейского происхождения и их медицинских карт. Исследователи обнаружили, что варианты неандертальского происхождения определяли фенотипы неврологического, психиатрического, иммунологического и дерматологического характера. Например, некоторая часть неандертальского наследия, очевидно, связана с повышенным риском повреждения кожи вследствие пребывания на солнце, с депрессией, зависимостью от никотина и с инфарктом миокарда.

Задачей второго исследования, опубликованного в 2017 году в American Journal of Human Genetics[113], был поиск корреляций между неандертальскими вариантами и фенотипическими признаками. Были проанализированы данные около 112 000 индивидов, полученные из биобанка Великобритании (то есть большой когорты англичан, генетические и фенотипические данные которых были собраны с целью изучения факторов, влияющих на предрасположенность к заболеваниям). Исследователи обнаружили связь между неандертальским наследием и различными фенотипическими признаками – пигментацией кожи и волос, суточными ритмами, эмоциональным состоянием и пристрастием к табаку. Предположение, что присутствие неандертальского генетического материала дает эволюционное преимущество, остается предметом споров, но, так или иначе, два этих исследования показывают, что выявление интрогрессии генетического материала, происходящего от древних гомининов, помогает нам объяснить морфологическую и физиологическую изменчивость сегодняшних человеческих популяций.

Таким образом, неандертальское наследие в геномах у тех из нас, кто имеет европейское или азиатское происхождение, – действительно палка о двух концах: с одной стороны, оно позволило нашим предкам лучше адаптироваться к холоду и патогенам, а с другой, вследствие изменений окружающей среды и образа жизни, произошедших за последние 40 000 лет, это самое наследие может оказывать пагубное влияние на наше здоровье – как, например, в случае аутоиммунных заболеваний или разного рода аллергий. Именно в контексте такого губительного влияния в результате исследования, проведенного командой Сванте Паабо и опубликованного в 2020 году в журнале Nature, была обнаружена удивительная связь: фрагмент ДНК, унаследованный от неандертальца, оказался фактором тяжелого протекания COVID-19!

От неандертальца до пандемии COVID-19

Коронавирусная инфекция COVID-19 – острое респираторное заболевание, вызванное новым коронавирусом (SARS-CoV-2) – появилась в декабре 2019 года в китайском городе Ухань и быстро распространилась по всему миру. Количество заражений и смертей стремительно росло: после полутора лет пандемии в мире насчитывалось около 4 миллионов умерших от COVID-19. С самого начала стало ясно, что пожилой возраст, принадлежность к мужскому полу, а также ряд сопутствующих заболеваний – таких как избыточный вес, диабет или повышенное кровяное давление – увеличивают риск развития тяжелой формы COVID-19. Однако сильные различия реакции на инфекцию у разных индивидов даже в пределах одной и той же возрастной группы, особенно среди пожилых людей, наталкивают на мысль о ключевой роли генетических факторов в формировании иммунного ответа на SARS-CoV-2. Действительно, как объяснить, что в группе похожих по фенотипу людей у отдельных индивидов развиваются легкие формы заболевания, тогда как у других COVID-19 протекает в тяжелой форме, вплоть до летального исхода?

Вскоре появился целый ряд исследований, поставивших целью понять, почему индивидуальная реакция на SARS-CoV-2 так сильно отличается у разных людей. Первые результаты, полученные с помощью генетики, поступили от франко-американской команды Жан-Лорана Казанова́ и Лорана Абеля. Изучив данные пациентов с тяжелыми формами COVID-19, они обнаружили, что около 20 % серьезных форм течения болезни являются следствием генетических или иммунологических вариаций, которые мешают синтезу некоторых белков, играющих первостепенную роль в реакции организма на вирус (интерферонов, или IFN, I типа). После этого первого открытия внимания генетическим аспектам тяжести протекания COVID-19 стало уделяться все больше, и несколько генов или областей генома были идентифицированы в качестве факторов риска. Среди них прежде всего нужно назвать участок в 3-й хромосоме, содержащий 6 генов, систему групп крови АВО, гены, кодирующие антивирусные белки OAS1-OAS2-OAS3, а также ген TYK2, известный в первую очередь своей связью со знаменитым «цитокиновым штормом» – то есть избыточной иммунной (или гипервоспалительной) реакцией, которая и приводит в ряде случаев к смерти.

Интересно также отметить существование различий между человеческими популяциями в плане уязвимости к заражению SARS-CoV-2 и тяжести протекания заболевания. Масштабное многонациональное исследование, проведенное в США, показало, что принадлежность к латиноамериканским или афроамериканским популяциям представляет собой фактор риска. Например, уровень госпитализации с тяжелыми формами COVID-19 у афроамериканцев гораздо выше по сравнению с индивидами европейского происхождения. Важно подчеркнуть, что этот повышенный риск сохраняется даже после корректировки по другим факторам – таким как социально-экономический статус, возраст, пол, избыточный вес, диабет второго типа или повышенное кровяное давление: это позволяет предположить, что генетические признаки оказывают значительное влияние на тяжесть течения COVID-19.

На сегодняшний день несколько различных исследований пришли к сходным результатам, показав связь между присутствием генетических вариантов, локализованных в 3-й хромосоме, и тяжелым течением COVID-19. Оказалось, что это в точности тот же фрагмент размером 50 000 пар оснований (речь идет о гаплотипе), который был идентифицирован командой Сванте Паабо как наследие неандертальцев… Но это «отравленный дар», так как у носителя такого гаплотипа на 60 % повышается риск тяжелого течения COVID-19. Этот фактор генетического риска присутствует где-то у 16 % европейцев, 50 % индийцев и 63 % жителей Бангладеша. Другое исследование подтвердило предположение о губительном воздействии этого гаплотипа на здоровье: было продемонстрировано, что для индивидов бангладешского происхождения, живущих в Великобритании, риск умереть от COVID-19 в два раза выше, чем у основной популяции.

Восточные азиаты лучше адаптированы к коронавирусам?

Удивительный факт о факторе риска, связанном с 3-й хромосомой: он практически отсутствует в популяциях Восточной Азии – у китайцев, японцев или вьетнамцев. Не забывая о влиянии социокультурных факторов, различий в стиле жизни или в методах борьбы с пандемией – например, более строгом карантине, – можем ли мы предположить, что отсутствие фактора риска тяжелого течения COVID-19 способно объяснить крайне низкий – по отношению к числу заболеваний – уровень смертности, наблюдаемый в большинстве стран Восточной Азии? Азиаты и правда лучше защищены биологически? У нас есть частичный ответ на этот вопрос. С одной стороны, некоторые исследования приводят к мысли, что защиту обеспечивает иммунитет, приобретенный азиатами вследствие того, что они уже раньше неоднократно подвергались воздействиям других коронавирусов – например, при эпидемии атипичной пневмонии (другое ее название – тяжелый острый респираторный синдром, или SARS, от английского severe acute respiratory syndrome), начавшейся в Китае в 2002 году и затем распространившейся на весь мир в 2003-м. С другой стороны, как выясняется, у людей, которые были заражены коронавирусом, вызывающим насморк, риск умереть от COVID-19 уменьшается на 70 %.

Таким образом, можно предположить, что азиатские популяции хорошо адаптированы к коронавирусным инфекциям и что фактор риска 3-й хромосомы был «вычищен» действием естественного отбора. Ученые решили проверить эту гипотезу. Так, например, команда Дэвида Энарда, теперь уже в Аризонском университете, исследовала сильные сигналы отбора, связанные с белками человека, которые взаимодействуют с коронавирусами (CoV–VIP), у 26 популяций людей на пяти континентах. Ученые идентифицировали совокупность из 42 таких белков, демонстрирующих повышенные сигналы адаптации к окружающей среде, и смогли датировать начало их отбора периодом около 25 000 лет назад. Весомая деталь: сигналы генетической адаптации (или естественного отбора) к коронавирусам наблюдаются исключительно у популяций, ведущих происхождение из Восточной Азии, и отсутствуют у всех других популяций в мире, включая популяции из Южной Азии! Кроме того, 42 белка CoV–VIP, идентифицированные как потенциальная мишень прежних эпидемий коронавирусов (или родственных им вирусов), могут играть важную роль в этиологии SARS-CoV-2, а некоторые из них в настоящее время используются в клинических исследованиях для смягчения симптомов COVID-19.

Все эти примеры служат подтверждением гипотезы, согласно которой древнее скрещивание сапиенса с другими видами человека – неандертальцами или денисовцами – сыграло роль катализатора адаптации нашего вида к новым, непривычным условиям окружающей среды, с которым люди сталкивались, скитаясь по миру. Но эволюция – это состязание, в котором расстановка сил постоянно меняется и ничто не остается постоянным – ни сила, ни слабость… То, что было благотворным для адаптации в период, когда происходило скрещивание, где-то 40 000 или 50 000 лет назад, вовсе не обязательно благотворно сегодня: свидетельством этому является фактор риска 3-й хромосомы, унаследованный от неандертальцев и провоцирующий более тяжелое течение COVID-19.

Как бы то ни было, история нашей эволюции повлияла на состояние нашего здоровья и риск развития некоторых заболеваний. Таким образом, мы, нынешние, со всеми нашими сильными и уязвимыми сторонами, сформировались в результате связей, которые существовали в незапамятные времена с нашими дальними сородичами – древними людьми, хотя их эволюционная ветвь уже давным-давно угасла.

Культурные обычаи и генетическое разнообразие: как культура меняет наши гены

На страницах этой книги мы увидели, что на генетическое разнообразие влияют различные факторы: одни его создают (мутации), другие способствуют его поддержанию или, наоборот, снижают его уровень в человеческих популяциях (миграция, дрейф генов и естественный отбор). Но одной из характерных особенностей нашего вида является его огромное культурное разнообразие. Оно так же, как и гены, передается из поколения в поколение. Культурные признаки и передача их новым поколениям приобретают решающее значение для человека, в том числе для его выживания. Вопрос о связях между генами и культурой возник давно: часто говорят о совместной эволюции генов и культуры. Но, поскольку наши знания о геноме непрерывно растут, встает следующий вопрос: существует ли в человеческих популяциях взаимосвязь между культурными различиями и биологическим разнообразием и что генетика может сказать нам по этому поводу? Как культура влияет на нашу биологическую эволюцию?

Меняясь словами, меняться генами

Образ жизни составляет неотъемлемую и характерную часть культурной идентичности популяции. Сегодня мы знаем, что некоторые культурные особенности, свойственные нашему виду, такие как язык, религия или общественное устройство – например, кастовая система в Индии – ограничивают генетический обмен между популяциями и усугубляют, таким образом, их генетические различия. Наверное, язык является в этом смысле самым показательным примером. Чтобы договориться, нужно добиться, чтобы тебя поняли: сегодня нам показалось бы трудным жить вместе с кем-то, не говоря на одном языке. Точно так же, с исторической точки зрения представляется, что люди, говорившие на одном и том же языке, имели гораздо больше шансов вступить в брак и завести детей, чем те, что говорили на разных языках. Эта мысль возникает в работах Луки Кавалли-Сфорца в 1990-е годы. Он составил филогенетические деревья на основе метрик сходства языков, а затем другие – на основе генетических метрик: сравнив эти деревья, он констатировал потрясающее соответствие. Другими словами, генетическое сходство индивидов более значительно в популяциях, говорящих на одном языке, чем в популяциях, говорящих на разных языках. Перед нами пример того, каким образом культурная характеристика может повлиять на распределение генетического разнообразия между человеческими популяциями.

Влияние культуры на наше генетическое разнообразие не ограничивается лишь языковыми аспектами. Люди создали новые «экологические ниши» вслед за такими важнейшими культурными изменениями, как появление земледелия и вызванный им демографический рост. Таким образом, факт внедрения культурных нововведений смог изменить направление естественного отбора: некоторые варианты оказались благоприятными для адаптации к новой среде, созданной человеком. Прекрасной иллюстрацией этого служит классический пример адаптации к усвоению молока во взрослом возрасте. В популяциях, занимающихся скотоводством, молоко становится важным источником питания, и генетический вариант, позволяющий усваивать молоко, оказывается благоприятным: то есть культурный навык воздействовал на увеличение частотности этого варианта.

Рассмотрим несколько примеров, чтобы понять, как взаимодействуют культура и биология в процессе эволюции генов нашего вида, в том числе в контексте человеческих болезней.

Миграции, различающиеся по полу

Помимо корреляции между лингвистическим и генетическим разнообразием, можно упомянуть еще один пример, демонстрирующий влияние культурных навыков или обычаев на генетическое разнообразие: этот пример связан с различием миграций в зависимости от пола. Представим, что группа, составленная исключительно из одних мужчин, пускается в длительную миграцию через данный географический регион и скрещивается с женщинами – представительницами местных популяций. Смешанные популяции, появившиеся в результате этой миграции, будут демонстрировать определенную однородность на уровне Y-хромосом, поскольку в большинстве своем они происходят от одной и той же группы мужчин, но на уровне митохондриальной ДНК эти популяции будут довольно сильно различаться, поскольку по материнской линии они происходят от разных групп женщин. Перед нами пример того, каким образом культурный обычай – в данном случае миграция, различающаяся по полу, – влияет на уровень генетической изменчивости популяции. Что особенно интересно в популяционной генетике – опираясь на аналогию, мы можем поступать наоборот, то есть анализировать изменчивость Y-хромосомы и митохондриальной ДНК для того, чтобы изучать определенные культурные обычаи различных популяций, которые сильно различаются в зависимости от пола.

Такие попытки предпринимались во многих исследованиях начиная с конца 1990-х годов. Самое первое из них, проведенное Марком Зайелстадом и Лукой Кавалли-Сфорца, показало, что если сопоставить популяции, живущие на заданной географической дистанции, то они скорее демонстрируют больше генетических различий в Y-хромосоме, чем в митохондриальной ДНК. Эти наблюдения, возможно, свидетельствуют о более частых миграциях женщин по сравнению с мужчинами, что отражается в более высокой степени однородности митохондриальной ДНК (которая перемещается вместе с женщинами), чем Y-хромосом (они остаются на месте). По сути, хотя нам известны случаи крупномасштабных миграций мужчин, например, во времена завоеваний Чингисхана или (в меньшей степени) трансатлантической работорговли, данные генетических исследований сходятся на том, что исторически женщины были более «мобильны», чем мужчины. Этот факт является следствием социальных норм места жительства, определяющих, где будет жить семейная пара после заключения брака. Выясняется, что больше всего распространено патрилокальное поселение: приблизительно в 80 % случаев пара остается жить в селении мужа. Таким образом, патрилокальностью можно объяснить более выраженные генетические различия у мужчин (вариации в Y-хромосоме, отражающие разнообразие мужской части популяции) по сравнению с женщинами (с учетом вклада женской части популяции, выявленного при анализе митохондриальной ДНК).

Эта гипотеза была выдвинута в 2001 году в исследовании Марка Стоункинга, где он сравнивал генетическую историю по отцовской и по материнской линии в группах, традиционно практикующих патрилокальность или матрилокальность. Последний обычай довольно редкий: матрилокальность – когда мужчина отправляется жить в селение жены после заключения брака – встречается менее чем в 20 % сообществ. Все же в одной местности на севере Таиланда еще можно найти группы, где практикуются обе социальные нормы места жительства, что позволяет проверить данную гипотезу. В полном соответствии с ожидаемыми результатами, в группах, практикующих матрилокальность, больше различий между индивидами наблюдается с точки зрения митохондриальной ДНК, тогда как в группах, практикующих патрилокальность, более выраженные различия касаются Y-хромосомы. То есть на уровне нашего вида можно сказать, что женщины были более непоседливы, чем мужчины! Именно по этой причине, если говорить в целом, популяции имеют между собой гораздо больше сходства с точки зрения митохондриальной ДНК, чем с точки зрения Y-хромосомы. Эти исследования, как и другие, проведенные в различных регионах мира, в своей совокупности демонстрируют, как культурный выбор, связанный с общественным устройством, влияет на распределение генетического разнообразия между человеческими популяциями.

Генетические последствия социальных норм брачных союзов и филиации

Социальные нормы брачных союзов также могут определять общественное устройство популяций и влиять, таким образом, на их генетическое разнообразие. Существуют моногамные общества: их около 17 %. В других обществах практикуются различные формы полигинии, многоженства: они составляют от 30 до 80 % всех популяций. Что касается обществ, где практикуется полиандрия, или многомужество, то такие случаи очень редки: менее 1 %. К примеру, в обществе, где распространена полигиния, у детей обнаруживается больше сходства на уровне Y-хромосомы, чем на уровне митохондриальной ДНК. Представим себе, что мужчина одновременно женат на десяти женщинах и от каждой из них имеет по пятеро детей. Представим также, что все эти пятьдесят детей мужского пола. В этом случае все они будут носителями одной и той же Y-хромосомы, унаследованной от отца, и вместе с тем у них будет десять разных версий митохондриальной ДНК, полученной в наследство от десяти матерей.

Однако это еще не все культурные факторы, влияющие на генетическое разнообразие, ведь человеческие общества различаются не только нормами места жительства и брачных союзов. Есть и другие параметры общественного устройства, которые могут также влиять на генетическое разнообразие, связанное с полом. Одним из таких параметров является социальная норма филиации. Филиация – это передача родства, когда один человек происходит от другого; она устанавливает, «кому мы принадлежим», если можно так выразиться. Социальная норма филиации определяет, например, передачу фамильного имени в большинстве обществ Западного мира, а в более традиционных обществах – клан или племя, к которому принадлежит индивид. Существует три основных типа филиации: патрилинейная филиация, когда родство передается по линии отца (в 45 % обществ), матрилинейная филиация, когда родство передается матерью (12 %) и когнатская филиация (39 %), при которой родство передается обоими родителями. В большинстве западных обществ – например, в Европе – превалирует филиация когнатского типа, поскольку мы «принадлежим» как семье нашего отца, так и семье нашей матери. Остается понять, влияют ли социальные нормы филиации на генетическое разнообразие популяций, и если да, то в какой степени.

В своем исследовании, проведенном в 2004 году, Рафаэль Ше обратилась к роли филиации, сосредоточив внимание на группе популяций Центральной Азии. Эти популяции представляют собой «традиционные» общества, организованные в группы согласно филиации патрилинейного типа. Каждый индивид принадлежит определенному роду, роды группируются в кланы, а кланы – в племена. По устной традиции, члены одной и той же группы филиации происходят от общего предка по отцовской линии. Ученые поставили перед собой следующий вопрос: имеют ли эти группы филиации какие-либо биологические основы, или речь идет исключительно о социальном делении? Согласно гипотезе о соответствии между социальными и биологическими группами, два индивида, принадлежащие одной и той же социальной группе (род, клан, племя), должны иметь большее генетическое сходство, чем два случайных индивида в популяции. Генетическое родство было измерено с помощью анализа Y-хромосомы, которая также передается патрилинейным образом. Результаты оказались удивительными: если принадлежащие к одному роду или клану индивиды генетически похожи друг на друга, то индивиды, принадлежащие к одному племени, имеют между собой не больше генетического сходства, чем случайно выбранные в популяции. Таким образом, эти результаты демонстрируют, что роды и кланы соответствуют реальным генетическим основам, тогда как племена являются социальными, а не биологическими группировками кланов различного происхождения. А общий предок племени, по всей вероятности, больше соответствует некоему легендарному, а не биологическому предку, общественная функция которого могла укрепить сплоченность группы.

Кастовая система в Индии

Кастовая система, бытовавшая в Индии до совсем недавнего времени, показывает нам еще один пример влияния культурных факторов на генетическое разнообразие. Касты делят общество на иерархические группы, принадлежность к которым передается по наследству. Часто эти группы эндогамны: поощряются браки внутри касты. Иногда мужчины женились на женщинах из низшей касты, но брак между мужчиной из низшей касты и женщиной из высшей касты был просто немыслим. Таким образом, как и в случае с патрилокальностью, мобильность женщин кажется более высокой: они имеют тенденцию менять касту чаще, чем мужчины. Как представляется, это должно было повлиять на распределение генетического разнообразия на уровне Y-хромосомы и на уровне митохондриальной ДНК.

Исследование Майкла Бэмшеда и Линн Джорд из университета Юты впервые подтвердило эти предположения в 1998 году. При сравнении каст генетическое разнообразие между ними оказывается в десять раз выше у мужчин (остающихся часто в своей же касте и отвечающих, таким образом, за накопление различий между кастами на уровне Y-хромосом), чем у женщин (более мобильных, а значит, способствующих более однородному распределению митохондриальной ДНК). Эти результаты предоставляют еще одну наглядную иллюстрацию того, каким образом культурные обычаи участвуют в формировании генетической изменчивости человеческих популяций.

Когда человек оделся

Итак, мы выяснили, что культурные навыки и обычаи влияют на генетическое разнообразие. А значит, мы можем, проявив немного смекалки, сделать обратное – использовать генетическое разнообразие, чтобы установить и описать культурные обычаи на основании следов, которые они оставили в геноме человека в процессе эволюции. Вот один из примеров, выбранный мною за его оригинальность. Речь идет об исследовании появления одежды у человека: была поставлена задача датировать момент, когда человек начал одеваться. Оригинальность исследования состоит в том, что для изучения этого вопроса команда Марка Стоункинга использовала генетическое разнообразие не людей, а… вшей!

Вошь – это паразит, который неизменно сопровождает человека; мы знаем две его разновидности: головная вошь (Pediculus humanus capitis) и платяная, или нательная вошь (Pediculus humanus corporis). Эти «неизбежные» паразиты различаются главным образом местом их обитания: головная вошь живет и питается исключительно на волосяном покрове головы, тогда как платяная вошь питается на кожном покрове, но живет в складках одежды. У команды Стоункинга родилось предположение, что это различие в среде обитания, вероятно, появилось в тот период, когда у людей сформировалась привычка постоянно носить одежду – событие, которому не существует прямых археологических доказательств. Сравнив генетическое разнообразие головной и платяной вши, исследователи определили, что их расхождение произошло как минимум 100 000 лет назад в Африке. Этот результат позволяет предположить, что современный человек начал использовать первые предметы одежды в Африке в период от среднего до позднего плейстоцена. Гениальное использование генетики для проникновения в историю человеческих культур!

Возникновение земледелия: пример совместной эволюции генов и культуры

Культурный навык, оставивший, вероятно, самый заметный след в истории нашего вида, возник в результате перехода[114] от образа жизни, основанного на охоте и собирательстве, к образу жизни, основанному на земледелии и скотоводстве, во времена неолита. Этот переход стал ключевым моментом на пути человечества к современной жизни. Он начался около 10 000 лет назад одновременно в разных регионах земного шара, и в итоге люди стали вести оседлый образ жизни, что повлекло за собой увеличение плотности населения, а также изменение окружающей среды, пищи человека и патогенов вокруг него. Например, в соответствии с одной популярной гипотезой, развитие земледелия и одомашнивание животных способствовало передаче некоторых возбудителей инфекционных заболеваний и распространению новых зоонозов[115].

Уже в 1990-е годы был задан важный вопрос: начиная со времен неолита мы находим следы похожей сельскохозяйственной деятельности в очень удаленных друг от друга регионах, но как этот новый образ жизни, основанный на земледелии, попал с одного континента на другой? В одной из предыдущих глав мы вкратце рассмотрели две противоположные модели распространения культурных навыков. С одной стороны, это модель культурной диффузии. Она утверждает, что перемещались технологии, а не люди: первые земледельцы просто обучили новым навыкам охотников-собирателей, при этом сами популяции оставались на месте. Таким образом, диффузия навыков происходила без какого-либо заметного скрещивания между двумя группами. С другой стороны, альтернативой этой модели выступает модель демической диффузии: земледелие возникло на разных континентах благодаря миграциям земледельческих народов. То есть эти народы передали охотникам-собирателям не только новые техники, но и – путем скрещивания – свои гены. И снова генетика показала, что она стала замечательным инструментом в помощь историкам. Именно благодаря ей удалось выбрать одну из этих гипотез, потому что данные генетических исследований очевидно свидетельствовали в пользу модели демической диффузии. В Европе земледельческие народы, пришедшие с Ближнего Востока, оставили явные генетические следы в большинстве популяций. В Африке то же самое сделали земледельческие народы – носители языков банту. Таким образом, анализ генома подтверждает, что распространение навыков земледелия произошло не просто благодаря передаче культурных обычаев, но что также имели место миграции и связанные с ними гибридизации.

Кроме того, генетические исследования подкрепили своими результатами идею, что переход к образу жизни, основанному на земледелии, повлек за собой явления генетической адаптации к новым условиям окружающей среды, с которыми пришлось столкнуться первым земледельцам. Например, одно из исследований моей лаборатории, выполненное в 2016 году, было сосредоточено на сигнатурах естественного отбора приблизительно в 1500 генов, задействованных во врожденном иммунитете в различных популяциях Африки, Европы и Азии. В результате мы идентифицировали 57 генов, демонстрирующих сильные сигналы положительного отбора в как минимум одной из трех больших популяций на разных континентах. Любопытно, что большинство эпизодов отбора произошли от 6000 до 13 000 лет назад, что соответствует периоду, когда многие популяции начали осваивать новые технологии, связанные с земледелием. Между тем то же скотоводство, например, подразумевает жизнь бок о бок с одомашненными животными, постоянный контакт с биологическими отходами и т. д. При таком образе жизни популяции подвергались действию новых патогенов и, как позволяют предположить наши результаты, это привело к явлениям генетической адаптации организма-хозяина к возбудителям инфекционных заболеваний.

Человек стал земледельцем: причина или следствие демографического взрыва?

В начале XXI века доминировала гипотеза, что именно земледелие стало отправной точкой для самых больших демографических взрывов, которые знал наш вид. Считалось, что земледелие, связанное с оседлым образом жизни, возделыванием растений и одомашниванием животных, открыло новую эру изобилия пищи, в результате чего увеличилась численность популяций. И снова генетика сказала свое слово, в каком-то смысле опровергшее первоначальную идею.

Для того, кто хочет понять, каким образом появление земледелия повлияло на демографическую историю человека и его адаптации, Африка предоставляет, по сути, модель для исследования, которой нет равных. Центральную Африку, к примеру, населяет самое большое число современных охотников-собирателей в мире: это жители экваториального леса, или пигмеи. Они делят один и тот же регион со своими соседями – народами языков банту, которые живут в деревнях и ведут оседлую жизнь земледельцев. Именно в этом регионе мы в 2014 году совместно с Этьеном Патэном провели исследования геномной изменчивости более 300 индивидов – представителей популяций пигмеев и оседлых популяций земледельцев. Результаты наших исследований до некоторой степени развенчали ведущую гипотезу применительно к африканскому континенту.

Согласно данным археологических и лингвистических исследований, развитие земледелия в Африке к югу от Сахары началось около 5000 лет назад. Между тем наше геномное исследование показало, что основной демографический взрыв в популяциях предков земледельцев произошел гораздо раньше. Пусть даже мы не исключаем, что первые общины земледельцев снова начали стремительно расти 5000 лет назад, наши данные позволяют предположить, что в реальности предки земледельцев, бывшие тогда охотниками-собирателями, испытали в период 10 000–7000 лет назад значительный демографический скачок. И именно рост численности вынудил их изменить образ жизни, осесть и заняться земледелием, чтобы удовлетворить свои растущие потребности. Таким образом, это исследование поставило под сомнение наши представления о роли земледелия в африканской истории времен неолита: очень вероятно, что земледелие не было непосредственной причиной демографического роста популяций, освоивших этот культурный навык, а наоборот, оно стало скорее следствием этого роста.

Также мы показали, что скрещивание между пигмеями и земледельческими народами началось всего каких-нибудь 1000 лет назад. Между тем, благодаря изучению их устной традиции и языков, а также генетического разнообразия некоторых общих для них микробов нам стало известно, что эти народы живут бок о бок и поддерживают взаимные контакты уже как минимум 5000 лет. Это запоздалое скрещивание, которое не вписывается в классическую демографическую схему и свидетельствует об особом социально-экономическом устройстве этих популяций, было, тем не менее, очень интенсивным – до такой степени, что на сегодняшний день геномы некоторых популяций пигмеев содержат до 50 % примеси популяций земледельцев. Более того, это скрещивание демонстрирует одну особенность, выявленную при генетическом анализе. Дело в том, что оно происходило односторонним образом: мужчины-земледельцы скрещивались с женщинами-пигмеями, но вот обратный случай – большая редкость! Как мы видим, культурные обычаи, связанные с полом, могут оставить в геноме свои следы, а современные методы генетики помогают нам их обнаружить.

Охотники-собиратели и земледельцы: разная адаптация к патогенам

Предки пигмеев и земледельцев – мы говорили об этом – начали разделяться как минимум 100 000 лет назад, и это подразумевает, что две эти популяции имеют долгую историю адаптации к различным экологическим нишам. У пигмеев были обнаружены сигнатуры отбора генов, связанных с ростом – этот фенотипический признак, по всей вероятности, полигенный и эволюционирует сходным образом, – а также с иммунитетом. У земледельцев большинство генов – кандидатов на адаптацию – но не все – связаны с устойчивостью к малярии, особенно в Западной и Центральной Африке: это подчеркивает связь между вырубкой лесов и повышенным риском заболеть малярией. В ходе исследования, проведенного командой Маттиаса Якобссона в Уппсальском университете в Швеции, была изучена генетическая адаптация к инфекционным заболеваниям в двух группах охотников-собирателей койсан из Южной Африки: чъхомани (ǂkhomani), имевших многочисленные контакты с земледельцами и скотоводами, поселившимися в этом регионе, и жуцъоан (ju|’hoansi)[116], исторически более изолированными. Исследователи отметили, что гены иммунитета обнаруживали сильные сигналы естественного отбора у чъхомани, но не у жуцъоан, и предположили, что процесс адаптации иммунитета может быть быстро запущен благодаря контакту с посторонними группами, приносящими новые патогены.

Вплоть до совсем недавнего времени оставался невыясненным один вопрос: в какой мере переход от кочевого образа жизни охотников-собирателей к преимущественно оседлому образу жизни земледельцев в действительности изменил иммунный ответ? Согласно самой распространенной идее, возникновение земледелия привело к сильному воздействию отбора в земледельческих популяциях – по причине столкновения с новыми патогенами.

Исследования, сосредоточенные на выявлении сигналов отбора в этих популяциях, позволяют предположить, что существует связь между образом жизни и тем, каким образом организмы-хозяева адаптируются к патогенам в ходе своей эволюции. Но мы еще плохо знаем соответствующие иммунологические фенотипы, которые могут лежать в основе молекулярных сигнатур наблюдаемого отбора. Чтобы больше узнать о них, команда Луиса Баррейро в Чикагском университете занялась изучением пигмеев батва и их соседей-земледельцев бачига из Уганды. Сочетая в своем исследовании методы популяционной генетики и функциональной иммунологии, они продемонстрировали, что наибольшие различия в отношении иммунного ответа между этими двумя популяциями были связаны скорее с реакцией на вирусные инфекции, чем на бактериальные. Что важно отметить – сигнатуры отбора, связанные с различиями реакции на вирусы, наблюдались в непропорционально большой степени среди охотников-собирателей, а вовсе не у земледельцев! Такой результат – как минимум, удивительный – вступает в противоречие с общепринятой идеей и позволяет предположить, что риск воздействия патогенов – а значит, и процесс генетической адаптации, который они запускают в организме-хозяине, – гораздо сильнее зависит от экологических факторов (среды экваториального леса или сельской местности), чем от способа существования, в данном случае, от перехода к земледелию. Безусловно, культура играет свою роль, но она не отменяет налагаемых окружающей средой ограничений, которые продолжают иметь решающее значение…

Сельская и городская жизнь: влияние на иммунитет

Появившиеся в последнее время инструменты генетического анализа открывают нам новые перспективы для понимания того, каким образом жизненный уклад влияет на отдельные биологические признаки, в том числе на иммунитет. В ряде недавних исследований внимание ученых было направлено на влияние экологических условий на иммунный ответ. Исследователи изучили экспрессию генов в различных берберских и арабских общинах на юге Марокко в зависимости от места проживания людей: в городской или сельской среде. Их работы показали, что значительная часть изменений экспрессии генов иммунитета определяется жизнью в городе или в сельской местности. Выяснилось, что экологические факторы оказывают заметное влияние на наши отношения с патогенами. Конечно, интуитивно можно было предположить, что различия в жизненном укладе и в условиях окружающей среды – особенно когда они связаны с подверженностью инфекциям – должны воздействовать на иммунный ответ организма и, таким образом, регулировать риски заболеваний. Но теперь данные геномных исследований подтверждают это предположение, позволяя нам характеризовать и оценивать такие воздействия.

Есть ли связь между социальным статусом и иммунным ответом?

Итак, у нас появилась возможность доказать, что культурные факторы влияют на распределение генетического разнообразия. И с развитием научных методов мы можем все точнее изучать это влияние. В нашем распоряжении, например, есть данные о связи социального статуса индивида с иммунным ответом его организма и с его здоровьем. Нет сомнений, что бедность вредна для здоровья. Биология позволяет узнать об этом немного больше. Неравенство в отношении здоровья может объясняться такими факторами, как доступ к ресурсам или рискованное поведение, однако существуют также доказательства прямого физиологического влияния социальной среды. Ученые смогли показать, что одиночество связано в человеческом организме с высоким уровнем экспрессии генов, отвечающих за воспалительную реакцию. Тем не менее, по очевидным причинам экспериментальные исследования на человеке исключены. Поэтому ученые обратились к изучению данных о социальных классах у других приматов.

Команда Дженни Тунг из Дьюкского университета в Северной Каролине исследовала влияние социального класса на иммунный ответ, используя в качестве модели самок макак-резусов, которые живут группами со строгой иерархией и с четко определенным социальным статусом. Работа этой команды, опубликованная в журнале Science в 2016 году, оказалась одним из самых замечательных исследований последнего десятилетия. Ученые показали, что социальный класс оказывает непосредственное влияние на фенотипические признаки, связанные с иммунитетом – в их числе процентное соотношение разных видов клеток крови, иммунный ответ, развивающийся при воздействии на клетки липополисахаридов (или ЛПС: это основные компоненты мембраны бактерии, введение которых вызывает реакцию, очень похожую на настоящую бактериальную инфекцию), и даже сигнальные пути, используемые при заражении инфекцией. Особенно примечательно, что более сильная реакция и гораздо более сильное воспаление наблюдается у самок низшего класса, тогда как у самок высшего класса вырабатывается мощная антивирусная реакция. Эти результаты поразительны: со всей очевидностью продемонстрировав прямое биологическое воздействие социального неравенства на иммунные функции у больших человекообразных обезьян, они открывают новые горизонты и для изучения возможных последствий социального неравенства для здоровья человека.

Однако механизмы, лежащие в основе изменения иммунного ответа в зависимости от социального класса, остаются пока неясными. У макак социальный статус влияет на один из эпигенетических маркеров – упаковку хроматина, а следовательно, на экспрессию генов. Что касается человека, то условия окружающей среды в раннем детстве, связанные с питанием, взаимодействием с микробами и психосоциальным развитием, как представляется, влияют во взрослом возрасте на другой эпигенетический маркер – метилирование ДНК, которое в свою очередь изменяет иммунный ответ.

Как мы видим, эпигенетический[117] аспект вопроса имеет в данном случае первостепенную важность, а значит, необходимо рассмотреть его более подробно, так как это направление служит связующим звеном между окружающей средой и функционированием нашего генома.

Эпигенетика: еще один ответ на изменения окружающей среды

Невозможно объяснить изменчивость большого числа фенотипических признаков исключительно генетическими факторами. Фактически у человека, как и у прочих видов, для ответа на воздействие окружающей среды в организме существуют и другие средства помимо генетической адаптации, о которой мы говорили в части III. Это утверждение опирается на данные как эпидемиологических, так и бесчисленных генетических исследований, проведенных в течение последних двадцати лет. Ярким примером служит исследование, выполненное на однояйцевых близнецах: несмотря на то что их геном идентичен, они могут демонстрировать различные фенотипы и разные проявления некоторых болезней. А данные крупномасштабных эпидемиологических исследований указывают, например, что факт развития раковой опухоли лишь в той или иной степени обусловлен генетическими факторами – в зависимости от вида опухоли. Эти наблюдения позволили выдвинуть на передний план понятие внешних по отношению к геному факторов, чувствительных к изменениям окружающей среды и способных влиять на фенотипическую изменчивость, не меняя генетической информации: речь идет об эпигенетических механизмах.

Слово «эпигенетический» буквально обозначает «находящийся над генетикой». Мы используем его здесь, чтобы описать любую меняющую фенотип молекулярную модификацию, которая не приводит к модификации нуклеотидной последовательности ДНК. Таким образом, геном описывает совокупность материала, несущего генетическую информацию (ДНК у человека), а эпигеном – совокупность негенетических признаков, участвующих в регулировании экспрессии генов. Следует отметить, что существует очень мало доказательств, подтверждающих передачу по наследству эпигенетических меток у человека. Тем не менее, разнообразие эпигенетических профилей, наблюдаемых в человеческих популяциях, может стать объяснением значительной части фенотипических изменений. В этом контексте эпигенетические вариации – такие, как модификации гистонов, работа некодирующих молекул РНК, например, микроРНК, или метилирование ДНК – представляют собой необыкновенно важный объект для изучения взаимосвязи между окружающей средой и геномом.

Метилирование ДНК и фенотипическая изменчивость

Метилирование ДНК, то есть присоединение метильных групп к молекуле ДНК, несомненно является наиболее подробно изученной составляющей эпигенетической машинерии. Оно может меняться под воздействием таких факторов окружающей среды, как нахождение на солнце, курение, режим питания, стресс или взаимодействие с патогенами. При этом на изменчивость метилирования ДНК могут влиять генетические факторы – мутации в последовательности ДНК: в таком случае говорят о локусе количественных признаков метилирования (или meQTL). Около 20 % различий между индивидами в метилировании ДНК могут объясняться генетическими факторами.

В течение десяти последних лет выросло число исследований, занимающихся поиском ассоциаций между изменениями метилирования ДНК и рядом фенотипических признаков. Эти исследования на уровне генома называются EWAS (то есть исследования, связанные с эпигеномным поиском ассоциаций) – по аналогии с исследованиями GWAS, о которых я говорил ранее. Самым знаковым фактором из ассоциированных с метилированием является возраст: с течением жизни профили метилирования серьезно меняются. Связь между метилированием и возрастом настолько хорошо изучена, что мы можем использовать профили метилирования ДНК для почти безошибочного определения возраста индивида: в целом, расхождение между биологическим и эпигенетическим возрастом едва превышает один или два года. Есть и другие фенотипические признаки, коррелирующие с вариациями метилирования: некоторые виды раковых опухолей, аутоиммунные заболевания – такие как рассеянный склероз или диабет первого типа, – индекс массы тела или шизофрения. Тем не менее, интерпретировать результаты EWAS совсем не так просто, как результаты GWAS: отчасти по причине совместного влияния различных типов клеток, присутствующих в крови (само различие клеток крови тоже влияет на профили метилирования), отчасти – потому что не так легко установить направление связи (фенотип влияет на метилирование или наоборот?), отчасти вследствие других причин (не зависит ли эта связь от других генетических или эпигенетических факторов?).

Что может рассказать нам метилирование ДНК о популяциях

В ряде работ были изучены различия в метилировании, которые могут существовать между человеческими популяциями. Действительно, от 13 до 21 % исследованных участков ДНК клеток крови в европейских и африканских популяциях оказались метилированы по-разному. Затем ученые сравнили пять популяций из разных точек земного шара и доказали важность генетических факторов для объяснения таких различий. При этом выборка охватывала значительную часть миграционной истории нашего вида. Таким образом, профили метилирования ДНК позволяют различать основные этнические группы, подчеркивая вклад эпигенетических факторов в фенотипическую изменчивость – строение тела, реакцию на лекарства, работу органов чувств или подверженность некоторым заболеваниям. Выяснилось, что различия в метилировании между популяциями могут быть вызваны двумя причинами: неодинаковой распространенностью аллелей, связанных с изменениями метилирования ДНК (meQTL), и взаимосвязями между генами и окружающей средой.

Одно из недавних исследований, проведенных в нашей лаборатории, фокусировалось на влиянии различий между популяциями людей на метилирование ДНК при иммунном ответе. Мы изучили метилирование ДНК в моноцитах – белых кровяных тельцах (лейкоцитах), играющих первостепенную роль во врожденном иммунитете – у индивидов африканского и европейского происхождения. Были выявлены значительные различия, главным образом в генах, связанных с регулированием иммунного ответа. В частности, около 70 % участков ДНК, демонстрирующих различное метилирование у африканцев и европейцев, оказались связаны с meQTL (вариацией метилирования ДНК), что подтверждает идею о том, что различия в метилировании ДНК между человеческими популяциями вызваны в первую очередь самим генетическим фактором.

Эпигенетика и образ жизни африканских популяций

Исследуя, как наш вид генетически адаптировался к окружающей среде, мы решили проанализировать, как изменения места обитания и жизненного уклада с одной стороны и генетическая изменчивость с другой влияют на профили метилирования ДНК: это один из путей воздействия культуры на гены. Мы вновь сосредоточились на Центральной Африке, поскольку именно здесь проживают популяции, подходящие для нашего исследования: пигмеи – кочевые охотники-собиратели, живущие в лесу, и крестьяне банту – оседлые земледельцы, имеющие городское, сельское или лесное жилье. Сравнив в первую очередь профили метилирования группы лесных банту с сельскими и городскими банту, мы увидели модификации эпигенома, связанные, главным образом, с функциями иммунной системы. А вот при сравнении группы лесных банту с пигмеями, которые живут в той же среде, но отличаются историческим жизненным укладом (охотники-собиратели, в отличие от банту-земледельцев), мы констатировали, что основные различия на уровне эпигенома касаются функций, связанных с развитием организма – таких как рост или минерализация костей.

Далее нас заинтересовало, каким образом генетическая изменчивость влияет на профили метилирования в этих популяциях, и мы решили оценить meQTL. Мы установили, что «недавние» изменения эпигенома, влияющие на иммунитет, не зависят от генетической изменчивости, зато «исторические» различия в метилировании между охотниками-собирателями и земледельцами часто связаны с геномом и потому передаются по наследству. Кроме того, выяснился любопытный факт: генетические данные указывают, что варианты, контролирующие профили метилирования, являются результатом положительного отбора. Таким образом, можно предположить, что человеческие популяции могут отвечать на изменения окружающей среды путем эпигенетических изменений, которые не связаны с изменением последовательности ДНК, что свидетельствует об определенной фенотипической пластичности. Однако с течением времени могут возникать генетические модификации и закреплять фенотипы, обеспечивая более стойкую адаптацию к окружающей среде.

Таким образом, изучая эпигенетическую изменчивость человеческих популяций, мы все больше узнаем о биологических функциях, наиболее «чувствительных» к изменениям окружающей среды – связаны ли они с местом проживания, с жизненным укладом или с взаимодействием с патогенами. Например, тот факт, что удалось выявить влияние урбанизации на эпигенетические профили иммунной системы человека, показывает, насколько важно – помимо генетических исследований – уделять внимание вопросу, каким образом эпигенетические изменения помогли создать благоприятную почву для развития некоторых патологий, связанных с иммунной системой – таких как аутоиммунные заболевания, различные аллергии или воспаления. Генетика, эпигенетика и культура тесно связаны между собой, и изучение их взаимодействия приносит нам ценные сведения.

Естественный отбор в прошлом и иммунный ответ в настоящем

Мы увидели, что патогены и инфекционные заболевания были одной из основных причин смертности на протяжении всей истории нашего вида. Вследствие этого не подлежит сомнению сильное действие естественного отбора, направленное на сопротивляемость инфекциям. Можно ли измерить его влияние? Повлекли ли опасные связи между человеком и патогенами в прошлом последствия для нашей сегодняшней иммунной системы? Насколько различаются человеческие популяции по иммунному ответу организма и риску развития некоторых иммунных или инфекционных заболеваний? Наконец, в чем заключается разнообразие иммунного ответа на уровне индивидов и популяций? В последние годы все большее число исследований по популяционной генетике и системной иммунологии посвящено этим вопросам. Их задача – изучить диапазон изменчивости иммунной системы человека, учесть различные факторы – генетические, эволюционные и связанные с окружающей средой, – которые формируют разнообразие иммунного ответа, и понять, каким образом оно влияет на риск развития иммунного или инфекционного заболевания.

Генетическое разнообразие и иммунитет: вклад исследований экспрессии генов

Несмотря на то что исследования по популяционной генетике помогли лучше понять, как естественный отбор действовал на гены иммунной системы, связи между генетическим разнообразием – как нейтральным, так и подвергшимся отбору – и фенотипами иммунитета остаются пока неясными. Даже если значительная часть различий в иммунном ответе вызвана факторами окружающей среды, немалая доля этих различий определяется составом генома человека. Исследования, связанные с полногеномным поиском ассоциаций, или GWAS, выявили генетические факторы, которые отвечают за изменчивость иммунного ответа, включая тот, что приводит к болезни. Большинство этих исследований также показывают, что генетические варианты, связанные с риском заболеваний, часто локализованы в областях ДНК, регулирующих экспрессию генов, например промоторов. В этом контексте в последние годы большое значение приобрело картирование локусов количественных признаков экспрессии (eQTL): были установлены связи между генетической изменчивостью, молекулярными фенотипами – такими, как экспрессия генов – и фенотипами на уровне организма – такими, как повышенная склонность к септицемии, воспаление кишечника, вирусный гепатит, брюшной тиф или туберкулез.

Данные эпидемиологических исследований показывают, что индивиды разного этнического происхождения могут различаться восприимчивостью к инфекционным, воспалительным и аутоиммунным заболеваниям. Результаты позволяют предположить, что это можно отчасти объяснить различным иммунным ответом у индивидов разного происхождения. Два исследования, например, изучали иммунный ответ у индивидов африканского и европейского происхождения: в частности, измерялись уровни экспрессии генов иммунных клеток в присутствии либо активаторов врожденного иммунитета, либо бактерий или вирусов (к примеру, палочки Коха Mycobacterium tuberculosis, возбудителя листериоза Listeria monocytogenes или вируса гриппа). В обоих исследованиях были обнаружены заметные различия реакции на инфекцию между двумя популяциями. В среднем, между африканскими и европейскими индивидами 21 % генов демонстрирует разную экспрессию. Таким образом, это наблюдение, вероятно, может объяснить различия между человеческими популяциями по риску развития некоторых инфекционных и воспалительных заболеваний. В поддержку этой гипотезы было отмечено, что гены, по-разному экспрессирующиеся в разных популяциях, часто соответствуют генам, которые, согласно GWAS, связаны с иммунными заболеваниями – например, ревматоидным артритом, системным склерозом или язвенным колитом; при этом частота возникновения этих заболеваний у представителей разных человеческих популяций также различна.

Воспалительная реакция: различия между европейскими и африканскими популяциями

В ряде исследований, основанных на картировании eQTL и подтвержденных, кроме того, эпидемиологическими данными, показано, что индивиды африканского происхождения демонстрируют более сильную воспалительную реакцию, чем индивиды европейского происхождения. Представляется вероятным, что, если не принимать во внимание влияние социальных факторов и окружающей среды, значительная часть этих различий будет объясняться геномом человека. Иногда всего одного генетического варианта достаточно, чтобы объяснить различия иммунного ответа между популяциями. Например, в исследовании, опубликованном нами в 2016 году в журнале Cell, моя команда показала, что единственная мутация, локализованная в гене TLR1 – присутствующая у приблизительно 70 % европейцев и практически отсутствующая в Африке (менее 2 %), – служит причиной основных различий воспалительной реакции между двумя популяциями. Присутствие этой мутации влечет за собой снижение экспрессии приблизительно 80 генов, связанных с воспалительной реакцией (эта мутация является, таким образом, trans-eQTL или «главным регулятором»), что во многом объясняет значительно более слабую воспалительную реакцию у индивидов европейского происхождения по сравнению с индивидами-африканцами.

Ген IRF2 был тоже идентифицирован как главный регулятор; единственная мутация в этом гене оказывает влияние на сотни других генов. Ее распространенность также сильно различается между африканскими и европейскими популяциями. Как следствие, эта мутация может быть причиной различной реакции на важный цитокин (IFN-γ, интерферон гамма), связанный с многочисленными аутоиммунными и воспалительными нарушениями. В общей сложности, в этих исследованиях отмечается, что генетические факторы могут активно влиять на различия в иммунном ответе, наблюдаемые между человеческими популяциями.

Естественный отбор и иммунные различия между популяциями

Все больше фактов свидетельствуют в пользу того, что естественный отбор сыграл важную роль в формировании различий иммунного ответа между популяциями. Действительно, среди генов, демонстрирующих самые сильные сигнатуры отбора, особенно много тех, экспрессия которых у африканцев и у европейцев отличается, особенно в макрофагах и моноцитах – наиболее значимых для врожденного иммунитета клетках. Это важное наблюдение – самое веское доказательство, которым мы располагаем на сегодняшний день, что естественный отбор под влиянием патогенов существенно повлиял на различия врожденного иммунного ответа на инфекции в нынешних популяциях.

В пример можно привести мутацию, влияющую на экспрессию генов и связанную с воспалительной реакцией, ослабленной у европейцев (она касается trans-eQTL гена TLR1). Тот факт, что эта мутация демонстрирует сильный сигнал положительного отбора, позволяет нам предположить, что более слабая воспалительная реакция была для европейцев благоприятнее. Кроме того, это наблюдение поднимает вопрос об эволюционном конфликте между двумя потребностями: развить сильную воспалительную реакцию для борьбы с патогенами и избежать опасных последствий острого и хронического воспаления, например, поражения тканей и развития аутоиммунных заболеваний.

Побочные действия: аутоиммунные расстройства, воспаление и ожирение

До сих пор мы приводили многочисленные примеры генов, наблюдая, как их разнообразие сохранялось в течение миллионов лет и как вследствие изменения окружающей среды некоторые мутации стали более распространены у Homo sapiens из-за положительного эффекта – в частности, в отношении инфекции.

Тем не менее, в ходе некоторых исследований по популяционной генетике ученые обнаружили удивительный и на первый взгляд неочевидный факт: гены, разнообразие которых коррелирует с присутствием патогенов, часто связаны с аутоиммунными заболеваниями – такими, как целиакия, язвенный колит, диабет первого типа, болезнь Крона[118] или рассеянный склероз. Как получилось, что в ходе положительного отбора сохранялись мутации, не обеспечивающие защиты от болезней, как стоило бы ожидать, но, наоборот, повышающие риски их развития? Ответ на этот вопрос мы находим в самой природе таких заболеваний: ведь речь идет об аутоиммунных, а не инфекционных болезнях.

Действительно, адаптация к патогенам может в некоторых случаях привести к побочным нарушениям функций организма. Как показал Жан-Франсуа Бах, французский академик и иммунолог в педиатрической больнице Некер[119], нынешнее увеличение числа иммунных нарушений, судя по всему, является сопутствующим фактором «стерилизации» современных обществ, усилившейся в XX веке с появлением антибиотиков и вакцин. Таким образом, эпидемиологические исследования поддерживают гигиеническую гипотезу, сформулированную в 1989 году Дэвидом Страчаном из Лондонской школы гигиены и тропической медицины. Согласно этой гипотезе, после изменения окружающей среды мутации, которые в прошлом оказывались благоприятными, позволяя бороться с инфекцией, отвечают сегодня – если мы говорим о промышленных странах, где люди меньше подвержены инфекциям, – за повышение восприимчивости к аутоиммунным, воспалительным и аллергическим заболеваниям.

Все большее число исследований по популяционной генетике тоже поддерживают эту гипотезу, показывая, что при положительном отборе мишенью стали мутации, повышающие риск некоторых аутоиммунных или воспалительных заболеваний. Кроме того, наиболее высокая распространенность вариантов, связанных с таким риском, нередко наблюдается в популяциях, находящихся под сильным воздействием патогенов: это позволяет думать, что такие мутации были полезны для защиты организма при столкновении с инфекциями в прошлом.

Некоторые исследования показали возможную связь между инфекционными и хроническими воспалительными заболеваниями, как, например, инфекция, вызванная вирусом Эпштейна-Барр[120], и красная системная волчанка, заражение Mycobacterium avium и болезнь Крона или инфекция Yersinia enterocolica и целиакия (воспаление кишечника). Целиакия является прекрасной иллюстрацией подобного эволюционного компромисса, поскольку мишенью положительного отбора стали мутации в таких генах, как IL12A, IL18RAP и SH2B3: индивиды – носители этих аллелей, хоть и подвержены повышенному риску развития этой болезни, получают в качестве «компенсации» определенную защиту от бактериальных инфекций.

В более широком смысле распространенность генетических вариантов, связанных с аутоиммунными заболеваниями, иллюстрирует сильную дифференциацию между человеческими популяциями, подтверждая корреляцию между адаптацией в прошлом и риском заболевания в настоящем. Гены иммунитета плейотропны, то есть задействованы в формировании и других функций организма, например размножения, поэтому сложно установить прямую связь между древним отбором, благоприятствующим определенному фенотипу, и пониженной адаптацией в настоящем.

Такого рода эволюционный компромисс не ограничивается инфекционными, аутоиммунными или воспалительными заболеваниями. Данные эпидемиологических и генетических исследований показывают, что подобные эволюционные несоответствия могли также повлиять на современный уровень метаболических заболеваний. Среди них диабет второго типа, ожирение и подагра. Американский генетик Джеймс Нил уже в 1962 году предложил гипотезу – для своего времени революционную – «запасливого» или «экономного» гена (la thrifty genotype hypothesis по-английски). По его мнению, в процессе эволюции селективным преимуществом пользовались индивиды, гены которых позволяли накапливать – «запасать» – и использовать затем накопленное питание в голодные времена – другими словами, в течение большей части нашей истории. В связи с резким изменением образа жизни и появлением обильной пищи, богатой жирами и углеводами, те же самые «запасливые» генетические варианты отвечают сегодня за расстройство метаболизма в некоторых популяциях: этим объясняется распространенность диабета и ожирения в наши дни.

Гипотеза «запасливого» гена обсуждается уже почти шестьдесят лет. Тем не менее, несмотря на ее популярность, данных в поддержку этой гипотезы слишком мало. Она часто упоминается для объяснения роста заболеваемости ожирением или диабетом в отдельных популяциях. Так, американские индейцы пима или народы Южно-Тихоокеанского региона – например, полинезийцы – раньше рассматривались в качестве «действующих» примеров гипотезы «запасливого» гена. Но большинство геномных исследований доказали несостоятельность этой гипотезы, и лишь незначительное количество «запасливых» генов было идентифицировано убедительно. Все же одно исследование, появившееся в 2016 году, идентифицировало в популяции самоанцев в Полинезии мутацию (в гене CREBRF), связанную с повышенным индексом массы тела и демонстрирующую сильные сигналы положительного отбора: возможно, это и есть «запасливый» ген.

Существуют и другие факторы, которыми можно объяснить сильный рост метаболических нарушений в Тихоокеанском регионе. Например, мутации, связанные с повышенным риском метаболических заболеваний у народов Тихоокеанского региона, встречаются и в других популяциях – они могли увеличить уровень частотности из-за обычного дрейфа генов. Известно, что в небольших популяциях дрейф генов более сильный, а значит, вследствие меньшей эффективности естественного отбора уровень частотности вредоносных мутаций мог увеличиться в популяции в результате случайных процессов. Поэтому, чтобы лучше понять причины повышенной заболеваемости некоторыми метаболическими, а также и инфекционными и воспалительными болезнями в различных человеческих популяциях, необходимы более глубокие исследования, сочетающие исторические, культурные, эпидемиологические, генетические и психологические данные.

От Клода Бернара к системной иммунологии: развитие прецизионной медицины

За последние годы выросло число исследований по системной иммунологии, в задачу которых входит изучить различные факторы, формирующие разнообразие иммунной системы. Традиционно большинство исследований рассматривали влияние определяющих факторов (состав генома, возраст, пол и т. д.) на иммунный ответ по отдельности, часто на примере одной определенной патологии или представляющих интерес типов клеток или тканей. Однако несколько лет назад были запущены проекты комплексного анализа влияния различных совместно действующих факторов на разнообразие иммунной системы. Новые исследования используют методы системной или популяционной иммунологии (systems or population immunology по-английски) для изучения изменчивости здоровой иммунной системы либо в когортах близнецов, либо в строго определенных когортах здоровых детей или взрослых.

В 2010 году во время научной беседы с Мэтью Альбертом, иммунологом, руководившим в то время лабораторией иммунологии человека в Институте Пастера, мы задумали провести масштабное исследование по системной иммунологии, взяв на вооружение наши различные, но дополняющие друг друга компетенции: иммунология человека с одной стороны и генетика и эволюция человека – с другой. Мы задали себе целый ряд вопросов: что такое «здоровый» иммунный ответ? Можем ли мы определить параметры, характеризующие здоровый иммунный ответ, чтобы идентифицировать пороговые значения, начиная с которых недостаточность функции иммунной системы ведет к патологии? Какие факторы определяют разнообразие иммунной системы человека? И, наконец, – last but not least[121] – можем ли мы после определения этих факторов предсказать, каким образом индивиды будут реагировать на инфекцию или на лечение, а затем использовать наши данные для создания основ прецизионной медицины[122], которая будет лечить лучше и эффективнее? Цель потенциально далекая, но немаловажная как для пациентов, так и для общества, если говорить о качестве ухода за больными и стоимости лечения.

Наши беседы вылились в проект «Внутренняя среда организма», запущенный в 2011 году. Работы ведутся под руководством Дарры Даффи и моим в Институте Пастера. Проект соединяет в себе компетенции исследователей в самых разных областях: это иммунология, инфектология, микробиология, вирусология, генетика человека, биоинформатика, статистика и эволюционная системная биология. Своим названием проект обязан теории, сформулированной в XIX веке физиологом Клодом Бернаром: «внутренняя среда организма» – другими словами, совокупность внутренних жидкостей, необходимых для жизни всех живых существ[123], – управляет самими принципами жизни. Кроме того, наш проект продолжает традицию трансляционных[124] исследований, у истоков которой стоял Луи Пастер. Наша цель: выяснить наследственные факторы и факторы окружающей среды, формирующие иммунную систему здоровой популяции.

Исследование «Внутренняя среда организма» опирается на анализ образцов, взятых у 1000 здоровых доноров, сгруппированных по возрасту (пять десятилетий от 20 до 69 лет) и полу (500 женщин и 500 мужчин). Образцы включали свежую периферическую кровь (на которую воздействовали различными агентами – приблизительно 30 патогенами или молекулами, – запускающими врожденный или приобретенный иммунный ответ), ДНК и РНК, выделенные из клеток крови, кал, мазки из полости носа и биопсию кожи. Были сделаны классические биохимические и гематологические тесты и собран (для каждого участника) медицинский анамнез, подробные сведения о его образе жизни, питании, отношении к табаку и о других деталях, которые могли воздействовать на иммунную систему. За десять лет у нас накопилось большое количество данных об изменчивости иммунологических фенотипов и влияющих на нее факторов. Эти данные и методы, использованные для их анализа, могут служить основой для сравнительного изучения заболеваний иммунной системы.

Два исследования в рамках проекта «Внутренняя среда организма» представляются мне особенно важными для выяснения факторов, влияющих на разнообразие нашего иммунного ответа. В основе первого из них лежит вопрос: какие факторы изменяют соотношение различных иммунных клеток в крови? Прежде всего был изучен состав периферической крови, чтобы оценить изменчивость иммунной системы 1000 здоровых индивидов. Было количественно оценено 168 параметров, включая абсолютное число и соотношение клеток иммунитета, а также уровень экспрессии специфических маркеров, присутствующих в этих клетках. Сопоставив эти показатели с 140 переменными величинами, записанными для каждого индивида (возраст, пол, статус питания, вес, рост, прививки, образ жизни и т. д.), мы отметили, что только 5 переменных из 140 действительно влияют на изменчивость иммунных клеток крови: генетические признаки человека, пол, возраст, хроническая инфекция, вызываемая цитомегаловирусом (CMV), и курение табака.

Однако эти факторы на разные виды клеток влияют по-разному: соотношение числа клеток, задействованных во врожденном иммунитете (моноцитов, макрофагов, дендритных клеток и т. д.) изменяется главным образом в зависимости от генома человека, а соотношение числа клеток – участниц адаптивного иммунного ответа (Т- и В-лимфоцитов) определяется скорее иными факторами. У клеток адаптивного иммунного ответа больше продолжительность жизни, и они более восприимчивы к влиянию возраста, курения, скрытых инфекций, вакцинаций и других ненаследственных факторов, зависящих от образа жизни индивида.

Во втором исследовании тот же вопрос интересовал нас с точки зрения иммунного ответа на заражение патогенами. Мы проанализировали изменчивость экспрессии генов в клетках крови всех 1000 индивидов после воздействия бактерий (например, кишечной палочки, золотистого стафилококка или БЦЖ[125] – бациллы Кальметта-Герена, из которой готовят вакцину против туберкулеза), вирусов (вирус гриппа) и грибков (Candida albicans). Мы получили следующие результаты: приблизительно 20 % разброса значений иммунного ответа на инфекцию зависит от естественной изменчивости различных видов клеток крови человека; 10 % разброса значений объясняется ролью генома человека и, наконец, пол и возраст влияют лишь где-то на 5 % разброса значений. Однако эти пропорции являются лишь средними показателями, полученными для изученных 572 генов иммунитета: между тем, изменчивость некоторых генов – например, TLR1 – объясняется прежде всего влиянием состава генома человека, тогда как изменчивость экспрессии большинства других генов – таких как STAT1 или STAT2 – зависит от возраста и пола.

В других исследованиях было показано, что на фенотипические признаки, связанные с иммунитетом, влияют и такие факторы, как, например, эпигенетическая изменчивость человека или различное состояние кишечной флоры (микробиоты). Таким образом, количественное описание влияния наследственных и ненаследственных факторов – возраста, пола, режима питания, хронических вирусных инфекций или даже социального статуса – на изменчивость фенотипов иммунитета – ключевой метод выяснения параметров, участвующих в превращении «здорового» иммунного ответа в патологический. Понимание этих параметров очень важно для прецизионной медицины, которая должна использовать новейшие достижения научного прогресса.

Эпилог

А теперь настало время еще раз обратиться к картине Гогена, о которой говорилось в начале этой книги, и к трем вопросам, заданным в ее названии. Мы постарались показать, как геномика и популяционная генетика предоставляют нам новые инструменты, позволяющие пересмотреть эти вопросы и дать на них полные и глубокие ответы. Генетическое исследование нашего прошлого – вопрос «Откуда мы пришли?» – позволяет нам лучше понять как истоки нашего нынешнего генетического разнообразия, так и историю наших заболеваний, а также в какой-то степени ответить на вопрос «Кто мы?». Можем ли мы сегодня, по окончании нашего обзора приобретенных человеком знаний в самых разных областях, попытаться ответить на, несомненно, самый острый вопрос: «Куда мы идем?»? Можем ли мы использовать наши знания о прошлом, чтобы лучше понять, каким образом нам следует отвечать на те изменения, что принесет нам будущее? Ответ – да, отчасти.

Вернемся к примеру инфекционных заболеваний. Изучая эволюционное прошлое иммунной системы и механизмы естественного отбора генов иммунитета, мы многое узнали о генах и функциях, игравших первостепенную роль в нашей защите от возбудителей инфекционных заболеваний. Наша иммунная система формировалась как минимум 60 000 лет: благоприятные изменения иногда возникали из-за скрещивания с древними людьми, затем они передавались при гибридизациях между различными популяциями людей современного типа. Нет причин сомневаться, что те же самые варианты генов или функций сыграют важную роль при столкновении с будущими эпидемиями: а значит, у нас есть ориентиры, куда двигаться, чтобы в будущем справиться с новыми инфекциями. Однако все не так просто. Иногда бывает, что вариант, благоприятный в прошлом, неблагоприятен в настоящем и, возможно, не будет благоприятен в будущем, потому что образ жизни человеческих популяций меняется, как и окружающая среда. Случай участка 3-й хромосомы, унаследованного от неандертальцев и связанного сегодня с повышенным риском попасть в больницу из-за COVID-19, – хороший тому пример. Это значит, что нам предстоит еще глубже исследовать связь между популяционной генетикой и иммунологией человека.

Несмотря на все ограничения эволюционного подхода, изучение генетических и эволюционных факторов, а также факторов окружающей среды дает нам важные ориентиры, чтобы предвидеть, куда мы идем – например, в отношении болезней. Гены, которые эволюционируют под сильным воздействием отрицательного отбора, которые перестают работать (или работают намного хуже) при мутациях в их кодирующей области, могут оказаться виновниками тяжелых заболеваний. А значит, им стоит уделять исключительное внимание в клинических исследованиях. Очевидный интерес вызывает также распространенность отдельных генетических вариантов, связанных с клиническими проявлениями – например, с иммунным ответом: такие исследования помогут точнее выделить популяции, входящие в группу риска. Например, в 2009 году была выявлена связь одной из мутаций в гене интерферона III типа с самопроизвольным разрушением вируса гепатита С и с более выраженной реакцией организма на лечение. Но встречаемость данной мутации неодинакова в разных популяциях людей: чаще всего мутация наблюдается в Азии, реже всего – в Африке. Эти данные позволяют нам не только определять группу риска, но и предсказывать, какова будет эффективность лечения в разных популяциях. Перед нами конкретный пример того, как может работать прецизионная медицина: он иллюстрирует, каким образом изучение генетической изменчивости в человеческих популяциях может помочь в прогнозировании некоторых клинических проявлений.

Увы, такие простые случаи редки, поскольку слишком много других факторов вступает в игру, когда речь идет о прогнозировании риска развития заболевания или реакции организма на определенное лечение. Для большинства фенотипов генетические основы гораздо более сложные: фенотип могут объяснять десятки, если не сотни генетических вариантов – как в случае роста человека или возникновения раковых опухолей. Эти наблюдения натолкнули исследователей на мысль использовать полигенные показатели риска, которые обобщают влияние многочисленных вариантов на фенотип индивида. Более того, состав генома – это не единственный фактор, объясняющий фенотипическую изменчивость. Есть и другие параметры – пол, возраст, сопутствующие заболевания, а также обстоятельства, связанные с демографией или образом жизни, – которые наслаиваются на генетические факторы.

Исследования по системной (или интегративной) биологии ставят себе задачу понять и соединить различные факторы, влияющие на разнообразие биологических систем и на их функции. Полученные данные помогут, например, улучшить оценку предрасположенности к заболеваниям или реакции на лечение в зависимости от популяции. Именно в этом контексте следует рассматривать появившиеся в течение последнего десятилетия в разных странах мира многочисленные когортные исследования, привлекающие данные тысяч людей – например, биобанк Великобритании, биобанк Японии, проект генома Эстонии (Estonian Genome Project), а также проект 23andMe американской частной биотехнологической компании. Их цель – найти связь между множеством биологических и обусловленных окружающей средой параметров и различными фенотипами. К таким исследованиям относится и наш уже упоминавшийся проект «Внутренняя среда организма», в рамках которого мы изучаем, как различные параметры – возраст, пол, геном, состав микробиоты или образ жизни – влияют на изменчивость иммунного ответа человека. Когда нам удастся точно определить, каким образом комбинация всех этих факторов позволяет некоторым из нас демонстрировать крайне активный иммунный ответ, в то время как у других он гораздо слабее, мы сможем прогнозировать, какую реакцию на инфекцию или ее лечение можно ожидать от каждого индивида.

Конечная цель системных исследований – способствовать развитию прецизионной медицины, где лечение подбирается с учетом характеристик индивида. Такая стратегия позволит знать заранее, какие медикаменты окажутся для того или иного пациента наиболее действенными, а также избежать побочных эффектов. Можно будет, например, вычислить дозу вакцины, достаточную для конкретного человека. В настоящий момент мы делаем только первые шаги на этом пути. Чтобы прийти к цели, нам понадобится узнать значительно больше о факторах, объясняющих различные реакции организма на болезни и лечение, и все это для большого числа индивидов разного этнического, географического и культурного происхождения. И тогда все эти данные позволят нам – благодаря математическим моделям, использующим искусственный интеллект или машинное обучение (англ. machine learning), – делать прогнозы на уровне клинических фенотипов. Это и есть, если вкратце, ответ на вопрос: «Куда мы идем?».

В этих исследованиях – идет ли речь об анализе ассоциаций между генами и болезнями, оценке полигенных показателей риска или создании больших когорт для заложения основ прецизионной медицины – остается недооцененным один фактор: различия, которые мы наблюдаем при изучении популяций людей. То, что важно для одной популяции, вовсе не обязательно актуально для другой. Например, прогнозируемые значения риска развития заболевания или слабой реакции на лекарства, вычисленные для одной популяции, нельзя автоматически экстраполировать на другие – по причине различий между ними: генетического разнообразия, факторов окружающей среды, разного образа жизни и т. д.

К сожалению, большинство исследований в области геномики человека и биомедицины выполняются на материале городских популяций, главным образом европейского происхождения. Несмотря на то что эти популяции представляют только 16 % жителей нашей планеты, они являются объектом более 78 % геномных исследований. По соображениям как научным, так и социетальным[126], эти исследования должны распространяться и на другие популяции, не имеющие европейских предков, и в особенности на те, которыми, как считается, можно «пренебречь» (т. е. малочисленные популяции) – чтобы получить более полное представление о человеческом разнообразии. Например, исследования по популяционной и медицинской генетике, проведенные в популяциях африканского, индейского или тихоокеанского происхождения, с учетом различной окружающей среды и разного образа жизни этих народов, очевидно, должны обеспечить нас гораздо более полными данными о биологических функциях, задействованных в адаптации нашего вида к тому или иному типу окружающей среды; это улучшит наши знания о взаимосвязях между генетическим разнообразием, естественным отбором, культурными факторами и заболеваниями.

Вновь обращаясь мыслями к будущему, мы можем задать себе еще один вопрос: продолжит ли наш вид эволюционировать? По-прежнему ли актуальны механизмы естественного отбора для нашего вида, если принять во внимание изменения в образе жизни, эксплуатацию окружающей среды ради производства продовольствия и достижения современной медицины? Ответ на этот вопрос – да. Конечно, естественный отбор принимает разные формы, но он по-прежнему действует. Рассмотрим еще раз в качестве примера инфекционные заболевания. В конце XIX века только 35 % европейского населения доживало до возраста 40 лет и только половина детей доживала до 15 лет в XVIII веке. Но с улучшением санитарно-гигиенических условий и появлением антибиотиков и вакцин продолжительность жизни на сегодняшний день значительно увеличилась. Тем не менее, это относится только к странам, имеющим доступ к последним достижениям медицины – а значит, далеко не ко всем, особенно что касается Африки. В качестве ориентира: в начале XXI века 98 % населения Великобритании доживало до возраста 40 лет, а ожидаемая продолжительность жизни при рождении составляла от 75 до 80 лет, тогда как в других странах, например в Мозамбике, в тот же период только половина населения достигала сорокалетия.

Даже в тех регионах мира, где человек менее подвержен влиянию окружающей среды благодаря современной медицине, естественный отбор продолжает действовать, хотя и по-другому. Появление методов терапии инфекционных болезней или вспомогательных репродуктивных технологий, конечно, изменило природу и интенсивность естественного отбора, позволив миллионам людей жить дольше, размножаться, а значит, передавать свои геномы. В человеческих популяциях – в связи с низкой скоростью эволюции генов – изменения в геноме будут заметны только через несколько тысяч лет. Но эволюция микробов протекает быстро, и они стремительно приспосабливаются к новым антибиотикам. На сегодняшний день это одна из самых страшных угроз для мирового здравоохранения, которая приводит к росту смертности, более длительному пребыванию в больнице и увеличению медицинских расходов.

Но вернемся к естественному отбору у людей. Безусловно, в развитых странах сейчас он менее интенсивен. Изменилась прежде всего «мишень» отбора: если в прошлом отбор касался главным образом смертности, то сегодня он действует скорее в отношении репродукции. Более 186 миллионов человек в мире страдают от бесплодия: от 8 до 12 % пар репродуктивного возраста. Среди факторов, влияющих на снижение мужской фертильности, назовем, например, ожирение, пристрастие к табаку, алкоголизм и воздействие эндокринных разрушителей[127]. Еще более поразительный факт: в течение последних сорока лет число сперматозоидов на миллилитр уменьшилось больше чем вдвое. Даже без учета влияния факторов окружающей среды, профессиональных факторов и образа жизни бесплодие и сниженная фертильность у мужчин может иметь генетические основы, главным образом связанные с Y-хромосомой. Более того, исследование, проведенное в популяции датчан (которое еще требует подтверждения), показало, что некоторые линии наследования Y-хромосомы ассоциированы с анормально слабой выработкой сперматозоидов (олигоспермия), и это говорит в пользу наличия естественного отбора в современных популяциях.

В своем исследовании, проведенном в 2017 году, Молли Прцеворски и Джозеф Пикрелл обратились к этому вопросу, сосредоточившись на действии естественного отбора в ныне живущих поколениях. Анализируя геномы 60 000 человек европейского происхождения из когорты GERA (Genetic Epidemiology Research on Adult Health and Aging) и 150 000 человек из биобанка Великобритании (UK Biobank), они искали генетические варианты, встречаемость которых менялась у индивидов разных возрастов, чтобы выяснить, может ли действовать естественный отбор в одном или двух поколениях. Их анализы показали, что естественный отбор повлиял на частоту аллелей вариантов некоторых генов – например, гена, связанного с риском развития болезни Альцгеймера (APOE), и гена, связанного с зависимостью от табака (CHRNA3). Еще один важный момент: исследователи также нашли связь между увеличением продолжительности жизни и генетическими вариантами, задействованными в репродукции – возрасте достижения половой зрелости и первых родов, – и этот факт подтверждает идею, что естественный отбор продолжает работать в наши дни.

Вне зависимости от своей природы или от своей нынешней интенсивности, естественный отбор – это лишь один из механизмов эволюционного развития. Разумеется, наш вид продолжает эволюционировать, поскольку эволюция – это изменение популяции в определенной окружающей среде, которая тоже меняется с течением времени. Мы увидели, как скрещивание между человеческими популяциями – особенно в Южной Америке, в Африке и на Мадагаскаре – становится не только катализатором человеческого разнообразия, как генетического, так и культурного, но и ускорителем биологической адаптации людей к меняющейся окружающей среде. В наше время окружающая среда продолжает изменяться вследствие климатических изменений, массированной эксплуатации природных ресурсов, вырубки леса и появления новых инфекционных угроз, как, например, COVID-19 и т. д. Миграции и скрещивания между человеческими популяциями в результате глобализации тоже продолжаются. Можно сделать вывод, что это и есть основные механизмы эволюции нашего вида в ближайшем будущем. А это значит, что Homo sapiens так и не прекратил эволюционировать…

«Разнообразие – мой девиз», – говорил Жан де Лафонтен. Именно разнообразие – и, по сути, только оно – является движущей силой эволюции и основой адаптации человека к изменениям окружающей среды. Надеюсь, что в этой книге я сумел осветить две важные темы. Первая: изучение разнообразия наших геномов позволяет дать ответ на основные вопросы антропологии, эволюционной биологии, истории, медицины. Вторая: без разнообразия и без различий не существует ни эволюции, ни развития – во всех смыслах сказанного.

Благодарности

Эта книга – плод двадцатипятилетних исследований в генетике человека, результат двадцати пяти лет вопросов, поисков и самое главное – любопытства. Желания узнать причины наших различий, проникнуть в неизвестное прошлое нашего вида и желания отправиться странствовать – ведь именно странствия ждут того, кто ищет ответа на вопрос: «Кто мы?». Мое любопытство постепенно привело меня к популяционной генетике как своего рода альтернативному способу путешествовать во времени и пространстве, двигаться вперед в поисках наших различий, навстречу биологическому и культурному разнообразию нашего вида.

Изучение процесса эволюции нашего вида позволяет нам лучше понять не только то, кем мы являемся сегодня, со всеми нашими сходствами и различиями, но и наши взаимоотношения с болезнями. Совершенно естественно, что, работая в Институте Пастера – «храме микробиологии», – я заинтересовался инфекционными заболеваниями и решил разобраться, как в процессе эволюции патогены повлияли на геном человека и на его иммунный ответ. Используя подход, основанный на эволюционной генетике, я изучал происхождение и миграции людей, адаптацию разных популяций к меняющейся окружающей среде, и, наконец, способы, с помощью которых наш вид смог более или менее успешно защититься от патогенов – возбудителей инфекционных заболеваний.

Я чувствую себя обязанным многим людям или организациям: без них это путешествие – то есть написание этой книги – было бы невозможным. Прежде всего, я хотел бы поблагодарить Институт Пастера, ставший для меня родным домом уже двадцать два года назад, за доверие и поддержку, а также Национальный центр научных исследований и Коллеж де Франс. Спасибо также моим наставникам, официальным и неофициальным, – Сильване Сантакьяра-Бенеречетти, Луке Кавалли-Сфорца и Крису Тайлер-Смиту – образцам для подражания в их научном рвении, в их строгости и доброжелательности. Эта книга была бы невозможна и без моих коллег и сотрудников. Как ученый и как человек, я чувствую себя очень обязанным всем бывшим и нынешним работникам лаборатории эволюционной генетики человека за их вдохновенный труд, их терпение (особенно по отношению ко мне) и их преданность науке. Огромное спасибо всем, кто работал со мной, – у меня бы не получилось перечислить всех, не рискуя кого-то забыть, но я не могу не назвать тех коллег, с кем мы были особенно близки в работе: это Лоран Абель, Жан-Лоран Казанова́, Антуан Жессен, Эвелин Эйер, Оливье Нейроль, Франсуа Рено и Поль Вердю. Спасибо также и коллегам, которые согласились прочитать эту книгу и высказать свое мнение в процессе ее редактирования – это Жан-Пьер Шанжо, Ален Израэль, Этьен Патэн, Венсиан Пиренн, Максим Ротиваль и Филипп Сансонетти – и также Орели Бизио и Мари-Терез Висент за исправления во французском языке. Наконец, эта книга никогда бы не появилась на свет без постоянного содействия Жерома Бона, издательской помощи Марка Кирша и – last but not least – терпения, таланта и ободряющей, всегда полной оптимизма поддержки Одиль Жакоб.

Однако последняя моя мысленная благодарность будет обращена к истинным героям этого труда по популяционной генетике – рассматриваемым в ней популяциям людей, и в особенности земледельцам и охотникам-собирателям Центральной Африки, а также различным популяциям южной части Тихого океана. Без них мой труд был бы невозможен, и именно им я посвящаю эту книгу.

Библиография

Часть I. От Дарвина к геномике

Allison, A. C., «Protection Afforded by Sickle-Cell Trait against Subtertian Malareal Infection», Br. Med. J., 1, 4857 (1954), p. 290–294.

Anderson, S., Bankier, A. T., Barrell, B. G., de Bruijn, M. H., Coulson, A. R., Drouin, J., Eperon, I. C., et al., «Sequence and Organization of the Human Mitochondrial Genome», Nature, 290, 5806 (1981), p. 457–465.

Auton, A., Brooks, L. D., Durbin, R. M., Garrison, E. P., Kang, H. M., Korbel, J. O., Marchini, J. L., et al., «A Global Reference for Human Genetic Variation», Nature, 526, 7571 (2015), p. 68–74.

Bergstrom, A., McCarthy, S. A., Hui, R., Almarri, M. A., Ayub, Q., Danecek, P., Chen, Y., et al., «Insights into Human Genetic Variation and Population History from 929 Diverse Genomes», Science, 367, 6484 (2020).

Bycroft, C., Freeman, C., Petkova, D., Band, G., Elliott, L. T., Sharp, K., Motyer, A., et al., «The Uk Biobank Resource with Deep Phenotyping and Genomic Data», Nature, 562, 7726 (2018), p. 203–209.

Cann, R. L., Stoneking, M., Wilson, A. C., «Mitochondrial DNA and Human Evolution», Nature, 325, 6099 (1987), p. 31–36.

Cavalli-Sforza, L. L., Menozzi, P., Piazza, A., The History and Geography of Human Genes, Princeton, Princeton University Press, 1994.

Chimpanzee, Sequencing, and Analysis Consortium, «Initial Sequence of the Chimpanzee Genome and Comparison with the Human Genome», Nature, 437, 7055 (2005), p. 69–87.

Currat, M., Excoffier, L., «Modern Humans Did Not Admix with Neanderthals During Their Range Expansion into Europe», PLoS Biol., 2, 12 (2004), e421.

Darwin, C., On the Origin of Species by Means of Natural Selection, or Preservation of Favoured Races in the Struggle for Life, Londres, John Murray, 1859.

Darwin, C., The Descent of Man, and Selection in Relation to Sex, Londres, John Murray, 1871.

Enard, W., Przeworski, M., Fisher, S. E., Lai, C. S., Wiebe, V., Kitano, T., Monaco, A. P., Paabo, S., «Molecular Evolution of Foxp2, a Gene Involved in Speech and Language», Nature, 418, 6900 (2002), p. 869–872.

Fisher, R. A., The Genetical Theory of Natural Selection, Oxford, Clarendon Press, 1930.

Fu, Q., Li, H., Moorjani, P., Jay, F., Slepchenko, S. M., Bondarev, A. A., Johnson, P. L., et al., «Genome Sequence of a 45,000-Year-Old Modern Human from Western Siberia», Nature, 514,7523 (2014), p. 445–449.

Fu, W., O’Connor, T. D., Jun, G., Kang, H. M., Abecasis, G., Leal, S. M., Gabriel, S., et al., «Analysis of 6,515 Exomes Reveals the Recent Origin of Most Human Protein-Coding Variants», Nature, 493, 7431 (2013), p. 216–220.

Hajdinjak, M., Fu, Q., Hubner, A., Petr, M., Mafessoni, F., Grote, S., Skoglund, P., et al., «Reconstructing the Genetic History of Late Neanderthals», Nature, 555,7698 (2018), p. 652–656.

Haldane, J. B. S., «Disease and Evolution», Ric. Sci., 19 (Suppl. A) (1949), p. 68–76.

Hart, D. L., Clark, A. G., Principles of Population Genetics, Sunderland, Sinauer Associates, Inc. Publishers, 2007.

Higuchi, R., Bowman, B., Freiberger, M., Ryder, O. A., Wilson, A. C., «DNA Sequences from the Quagga, an Extinct Member of the Horse Family», Nature, 312, 5991 (1984), p. 282–284.

International Human Genome Sequencing, Consortium, «Finishing the Euchromatic Sequence of the Human Genome», Nature, 431, 7011 (2004), p. 931–945.

Johanson, D. C., White, T. D., Coppens, Y., «A New Species of the Genus Australopithecus (Primates: Hominidae) from the Pliocene of Eastern Africa», Kirtlandia, 28 (1978), p. 1–14.

Kimura, M., «Evolutionary Rate at the Molecular Level», Nature, 217, 5129 (1968), p. 624–626.

Kimura, M., The Neutral Theory of Molecular Evolution, Cambridge, Cambridge University Press, 1984.

Krings, M., Stone, A., Schmitz, R. W., Krainitzki, H., Stoneking, M., Paabo, S., «Neandertal DNA Sequences and the Origin of Modern Humans», Cell, 90, 1 (1997), p. 19–30.

Kuderna, L. F., Esteller-Cucala, P., Marques-Bonet, T., «Branching Out: What Omics Can Tell Us About Primate Evolution», Curr. Opin. Genet. Dev., 62 (2020), p. 65–71.

Kuhlwilm, M., de Manuel, M., Nater, A., Greminger, M. P., Krutzen, M., Marques-Bonet, T., «Evolution and Demography of the Great Apes», Curr. Opin. Genet. Dev., 41 (2016), p. 124–129.

Lander, E. S., Linton, L. M., Birren, B., Nusbaum, C., Zody, M. C., Baldwin, J., Devon, K., et al., «Initial Sequencing and Analysis of the Human Genome», Nature, 409, 6822 (2001), p. 860–921.

Landsteiner, K., «Uber Agglutinationserscheinungen Normalen Menschlichen Blutes», Wiener klinische Wochenschrift, 14 (1901), p. 1132–1134.

Lek, M., Karczewski, K. J., Minikel, E. V., Samocha, K. E., Banks, E., Fennell, T., O’Donnell-Luria, A. H., et al., «Analysis of Protein-Coding Genetic Variation in 60,706 Humans», Nature, 536, 7616 (2016), p. 285–291.

Lewontin, R. C., «The Apportionment of Human Diversity», in T. H. Dobzhansky, M. K. Hecht et W. C. Steere (dir.), Evolutionary Biology, New York, Appleton-Century-Crofts, 1972, p. 381–398.

Locke, D. P., Hillier, L. W., Warren, W. C., Worley, K. C., Nazareth, L. V., Muzny, D. M., Yang, S. P., et al., «Comparative and Demographic Analysis of Orang-Utan Genomes», Nature, 469, 7331 (2011), p. 529–533.

Mafessoni, F., Grote, S., de Filippo, C., Slon, V., Kolobova, K. A., Viola, B., Markin, S. V., et al., «A High-Coverage Neandertal Genome from Chagyrskaya Cave», Proc. Natl Acad. Sci. USA, 117, 26 (2020), p. 15132–15136.

Maixner, F., Krause-Kyora, B., Turaev, D., Herbig, A., Hoopmann, M. R., Hallows, J. L., Kusebauch, U., et al., «The 5300-Year-Old Helicobacter Pylori Genome of the Iceman», Science, 351, 6269 (2016), p. 162–165.

Mallick, S., Li, H., Lipson, M., Mathieson, I., Gymrek, M., Racimo, F., Zhao, M., et al., «The Simons Genome Diversity Project: 300 Genomes from 142 Diverse Populations», Nature, 538, 7624 (2016), p. 201–206.

Marques-Bonet, T., Ryder, O. A., Eichler, E. E., «Sequencing Primate Genomes: What Have We Learned?», Annu. Rev. Genomics Hum. Genet., 10 (2009), p. 355–386.

Meyer, M., Kircher, M., Gansauge, M. T., Li, H., Racimo, F., Mallick, S., Schraiber, J. G., et al., «A High-Coverage Genome Sequence from an Archaic Denisovan Individual», Science, 338, 6104 (2012), p. 222–226.

Perry, G. H., Yang, F., Marques-Bonet, T., Murphy, C., Fitzgerald, T., Lee, A. S., Hyland, C., et al., «Copy Number Variation and Evolution in Humans and Chimpanzees», Genome Res., 18, 11 (2008), p. 1698–1710.

Petr, M., Hajdinjak, M., Fu, Q., Essel, E., Rougier, H., Crevecoeur, I., Semal, P., et al., «The Evolutionary History of Neanderthal and Denisovan Y Chromosomes», Science, 369, 6511 (2020), p. 1653–1656.

Prufer, K., de Filippo, C., Grote, S., Mafessoni, F., Korlevic, P., Hajdinjak, M., Vernot, B., et al., «A High-Coverage Neandertal Genome from Vindija Cave in Croatia», Science, 358, 6363 (2017), p. 655–658.

Prufer, K., Racimo, F., Patterson, N., Jay, F., Sankararaman, S., Sawyer, S., Heinze, A., et al., «The Complete Genome Sequence of a Neanderthal from the Altai Mountains», Nature, 505, 7481 (2014), p. 43–49.

Quintana-Murci, L., Semino, O., Bandelt, H. J., Passarino, G., McElreavey, K., Santachiara-Benerecetti, A. S., «Genetic Evidence of an Early Exit of Homo Sapiens Sapiens from Africa through Eastern Africa», Nat. Genet. 23, 4 (1999), p. 437–441.

Rasmussen, M., Li, Y., Lindgreen, S., Pedersen, J. S., Albrechtsen, A., Moltke, I., Metspalu, M., et al., «Ancient Human Genome Sequence of an Extinct Palaeo-Eskimo», Nature, 463, 7282 (2010), p. 757–762.

Reich, D., Green, R. E., Kircher, M., Krause, J., Patterson, N., Durand, E. Y., Viola, B., et al., «Genetic History of an Archaic Hominin Group from Denisova Cave in Siberia», Nature, 468, 7327 (2010), p. 1053–1060.

Sikora, M., Carpenter, M. L., Moreno-Estrada, A., Henn, B. M., Underhill, P. A., Sanchez-Quinto, F., Zara, I., et al., «Population Genomic Analysis of Ancient and Modern Genomes Yields New Insights into the Genetic Ancestry of the Tyrolean Iceman and the Genetic Structure of Europe», PLoS Genet., 10, 5 (2014), e1004353.

Skoglund, P., Mathieson, I., «Ancient Genomics of Modern Humans: The First Decade», Annu. Rev. Genomics Hum. Genet., 19 (2018), p. 381–404.

Slon, V., Mafessoni, F., Vernot, B., de Filippo, C., Grote, S., Viola, B., Hajdinjak, M., et al., «The Genome of the Offspring of a Neanderthal Mother and a Denisovan Father», Nature, 561, 7721 (2018), p. 113–116.

Watson, J. D., Crick, F. H., «Molecular Structure of Nucleic Acids; a Structure for Deoxyribose Nucleic Acid», Nature, 171, 4356 (1953), p. 737–738.

Wright, S., Evolution and the Genetics of Populations. The Theory of Gene Frequencies, Chicago, University of Chicago Press, 1969.

Yang, M. A., Fu, Q., «Insights into Modern Human Prehistory Using Ancient Genomes», Trends Genet., 34, 3 (2018), p. 184–196.

Часть II. Завоевания и расселение

Adhikari, K., Chacon-Duque, J. C., Mendoza-Revilla, J., Fuentes-Guajardo, M., Ruiz-Linares, A., «The Genetic Diversity of the Americas», Annu. Rev. Genomics Hum.Genet., 18 (2017), p. 277–296.

Bae, C. J., Douka, K., Petraglia, M. D., «On the Origin of Modern Humans: Asian Perspectives», Science, 358, 6368 (2017).

Behar, D. M., Harmant, C., Manry, J., Van Oven, M., Haak, W., Martinez-Cruz, B., Salaberria, J., et al., «The Basque Paradigm: Genetic Evidence of a Maternal Continuity in the Franco-Cantabrian Region since Pre-Neolithic Times», Am. J. Hum.Genet., 90, 3 (2012), p. 486–493.

Belbin, G. M., Nieves-Colon, M. A., Kenny, E. E., Moreno-Estrada, A., Gignoux, C. R., «Genetic Diversity in Populations across Latin America: Implications for Population and Medical Genetic Studies», Curr. Opin. Genet. Dev., 53 (2018), p. 98–104.

Berniell-Lee, G., Calafell, F., Bosch, E., Heyer, E., Sica, L., Mouguiama-Daouda, P., Van der Veen, L., et al., «Genetic and Demographic Implications of the Bantu Expansion: Insights from Human Paternal Lineages», Mol. Biol. Evol., 26, 7 (2009), p. 1581–1589.

Blum, M. G., Jakobsson, M., «Deep Divergences of Human Gene Trees and Models of Human Origins», Mol. Biol. Evol., 28, 2 (2011), p. 889–898.

Brauer, G., «The Evolution of Modern Humans: A Comparison of the African and Non-African Evidence», in P. Mellars et C. B. Stringer (dir.), The Human Revolution.

Behavioural and Biological Perspectives in the Origins of Modern Humans, Edinbourg, Edinburgh University Press, 1989, p. 123–154.

Browning, S. R., Browning, B. L., Zhou, Y., Tucci, S., Akey, J. M., «Analysis of Human Sequence Data Reveals Two Pulses of Archaic Denisovan Admixture», Cell, 173, 1 (2018), p. 53–61, e9.

Brunet, M., Guy, F., Pilbeam, D., Mackaye, H. T., Likius, A., Ahounta, D., Beauvilain, A., et al., «A New Hominid from the Upper Miocene of Chad, Central Africa», Nature, 418, 6894 (2002), p. 145–151.

Bryc, K., Auton, A., Nelson, M. R., Oksenberg, J. R., Hauser, S. L., Williams, S., Froment, A., et al., «Genome-Wide Patterns of Population Structure and Admixture in West Africans and African Americans», Proc. Natl Acad. Sci. USA, 107, 2 (2010), p. 786–791.

Campbell, M. C., Hirbo, J. B., Townsend, J. P., Tishkoff, S. A., «The Peopling of the African Continent and the Diaspora into the New World», Curr. Opin. Genet. Dev., 29 (2014), p. 120–132.

Campbell, M. C., Tishkoff, S. A., «African Genetic Diversity: Implications for Human Demographic History, Modern Human Origins, and Complex Disease Mapping», Annu. Rev. Genomics Hum. Genet., 9 (2008), p. 403–433.

Cann, R. L., Stoneking, M., Wilson, A. C., «Mitochondrial DNA and Human Evolution», Nature, 325, 6099 (1987), p. 31–36.

Choin, J., Mendoza-Revilla, J., Arauna, L. R., Cuadros-Espinoza, S., Cassar, O., Larena, M., Ko, A. M., et al., «Genomic Insights into Population History and Biological Adaptation in Oceania», Nature, 592, 7855 (2021), p. 583–589.

de Filippo, C., Barbieri, C., Whitten, M., Mpoloka, S. W., Gunnarsdottir, E. D., Bostoen, K., Nyambe, T., et al., «Y-Chromosomal Variation in Sub-Saharan Africa: Insights into the History of Niger-Congo Groups», Mol. Biol. Evol., 28, 3 (2011), p. 1255–1269.

de Filippo, C., Bostoen, K., Stoneking, M., Pakendorf, B., «Bringing Together Linguistic and Genetic Evidence to Test the Bantu Expansion», Proc. Biol. Sci., 279, 1741 (2012), p. 3256–3263.

Ehret, C., «Bantu Expansions: Re-Envisioning a Central Problem of Early African History», Int. J. Afr. Hist. Stud., 34, 1 (2001), p. 5–41.

Fu, Q., Hajdinjak, M., Moldovan, O. T., Constantin, S., Mallick, S., Skoglund, P., Patterson, N., et al., «An Early Modern Human from Romania with a Recent Neanderthal Ancestor», Nature, 524, 7564 (2015), p. 216–219.

Fu, Q., Meyer, M., Gao, X., Stenzel, U., Burbano, H. A., Kelso, J., Paabo, S., «DNA Analysis of an Early Modern Human from Tianyuan Cave, China», Proc. Natl Acad. Sci. USA, 110, 6 (2013), p. 2223–2227.

GenomeAsia100K Consortium, «The GenomeAsia 100k Project Enables Genetic Discoveries across Asia», Nature, 576, 7785 (2019), p. 106–111.

Gomez, F., Hirbo, J., Tishkoff, S. A., «Genetic Variation and Adaptation in Africa: Implications for Human Evolution and Disease», Cold Spring Harb. Perspect. Biol., 6, 7 (2014), a008524.

Gosling, A. L., Matisoo-Smith, E. A., «The Evolutionary History and Human Settlement of Australia and the Pacific», Curr. Opin. Genet. Dev., 53 (2018), p. 53–59.

Gravel, S., Zakharia, F., Moreno-Estrada, A., Byrnes, J. K., Muzzio, M., Rodriguez-Flores, J. L., Kenny, E. E., et al., «Reconstructing Native American Migrations from Whole-Genome and Whole-Exome Data», PLoS Genet., 9, 12 (2013), e1004023.

Greenberg, J. H., «Linguistic Evidence Regarding Bantu Origins», J. Afr. Hist., 13 (1972), p. 189–216.

Grollemund, R., Branford, S., Bostoen, K., Meade, A., Venditti, C., Pagel, M., «Bantu Expansion Shows That Habitat Alters the Route and Pace of Human Dispersals», Proc. Natl Acad. Sci. USA, 112, 43 (2015), p. 13296–13301.

Haak, W., Lazaridis, I., Patterson, N., Rohland, N., Mallick, S., Llamas, B., Brandt, G., et al., «Massive Migration from the Steppe Was a Source for Indo-European Languages in Europe», Nature, 522, 7555 (2015), p. 207–211.

Hammer, M. F., Woerner, A. E., Mendez, F. L., Watkins, J. C., Wall, J. D., «Genetic Evidence for Archaic Admixture in Africa», Proc. Natl Acad. Sci. USA, 108, 37 (2011), p. 15123–15128.

Harris, K., Nielsen, R., «The Genetic Cost of Neanderthal Introgression», Genetics, 203, 2 (2016), p. 881–891.

Hellenthal, G., Busby, G. B. J., Band, G., Wilson, J. F., Capelli, C., Falush, D., Myers, S., «A Genetic Atlas of Human Admixture History», Science, 343, 6172 (2014), p. 747–751.

Henn, B. M., Botigue, L. R., Gravel, S., Wang, W., Brisbin, A., Byrnes, J. K., Fadhlaoui-Zid, K., et al., «Genomic Ancestry of North Africans Supports Back-to-Africa Migrations», PLoS Genet., 8,1 (Jan 2012), e1002397.

Henn, B. M., Cavalli-Sforza, L. L., Feldman, M. W., «The Great Human Expansion», Proc. Natl Acad. Sci. USA, 109,44 (2012), p. 17758–17764.

Henn, B. M., Steele, T. E., Weaver, T. D., «Clarifying Distinct Models of Modern Human Origins in Africa», Curr. Opin. Genet. Dev., 53 (2018), p. 48–56.

Hershkovitz, I., Weber, G. W., Quam, R., Duval, M., Grun, R., Kinsley, L., Ayalon, A., et al., «The Earliest Modern Humans Outside Africa», Science, 359, 6374 (2018), p. 456–459.

Holden, C. J., «Bantu Language Trees Reflect the Spread of Farming across Sub-Saharan Africa: A Maximum-Parsimony Analysis», Proc. Biol. Sci., 269, 1493 (2002), p. 793–799.

Hsieh, P., Veeramah, K. R., Lachance, J., Tishkoff, S. A., Wall, J. D., Hammer, M. F., Gutenkunst, R. N., «Whole-Genome Sequence Analyses of Western Central African Pygmy Hunter-Gatherers Reveal a Complex Demographic History and Identify Candidate Genes under Positive Natural Selection», Genome Res., 26, 3 (2016), p. 279–290.

Hsieh, P., Woerner, A. E., Wall, J. D., Lachance, J., Tishkoff, S. A., Gutenkunst, R. N., Hammer, M. F., «Model-Based Analyses of Whole-Genome Data Reveal a Complex Evolutionary History Involving Archaic Introgression in Central African Pygmies», Genome Res., 26, 3 (2016), p. 291–300.

Hudjashov, G., Karafet, T. M., Lawson, D. J., Downey, S., Savina, O., Sudoyo, H., Lansing, J. S., Hammer, M. F., Cox, M. P., «Complex Patterns of Admixture across the Indonesian Archipelago», Mol. Biol. Evol., 34, 10 (2017), p. 2439–2452.

Ingman, M., Kaessmann, H., Paabo, S., Gyllensten, U., «Mitochondrial Genome Variation and the Origin of Modern Humans», Nature, 408, 6813 (2000), p. 708–713.

Ioannidis, A. G., Blanco-Portillo, J., Sandoval, K., Hagelberg, E., Miquel-Poblete, J. F., Moreno-Mayar, J. V., Rodriguez-Rodriguez, J. E., et al., «Native American Gene Flow into Polynesia Predating Easter Island Settlement», Nature, 583, 7817 (2020), p. 572–577.

Jacobs, G. S., Hudjashov, G., Saag, L., Kusuma, P., Darusallam, C. C., Lawson, D. J., Mondal, M., et al., «Multiple Deeply Divergent Denisovan Ancestries in Papuans», Cell, 177, 4 (2019), p. 1010–1021, e32.

Jakobsson, M., Scholz, S. W., Scheet, P., Gibbs, J. R., VanLiere, J. M., Fung, H. C., Szpiech, Z. A., et al., «Genotype, Haplotype and Copy-Number Variation in Worldwide Human Populations», Nature, 451, 7181 (2008), p. 998–1003.

Jarvis, J. P., Scheinfeldt, L. B., Soi, S., Lambert, C., Omberg, L., Ferwerda, B., Froment, A., et al., «Patterns of Ancestry, Signatures of Natural Selection, and Genetic Association with Stature in Western African Pygmies», PLoS Genet., 8, 4 (2012), e1002641.

Jeong, C., Balanovsky, O., Lukianova, E., Kahbatkyzy, N., Flegontov, P., Zaporozhchenko, V., Immel, A., et al., «The Genetic History of Admixture across Inner Eurasia», Nat. Ecol. Evol., 3, 6 (2019), 966–976.

Jobling, M. A., Hollox, E., Kivisild, T., Tyler-Smith, C., Human Evolutionary Genetics, New York, Taylor & Francis, Garland Science, 2013.

Lachance, J., Vernot, B., Elbers, C. C., Ferwerda, B., Froment, A., Bodo, J. M., Lema, G., et al., «Evolutionary History and Adaptation from High-Coverage Whole-Genome Sequences of Diverse African Hunter-Gatherers», Cell, 150, 3 (2012), p. 457–469.

Laval, G., Patin, E., Barreiro, L. B., Quintana-Murci, L., «Formulating a Historical and Demographic Model of Recent Human Evolution Based on Resequencing Data from Noncoding Regions», PLoS One, 5, 4 (2010), e10284.

Lazaridis, I., «The Evolutionary History of Human Populations in Europe», Curr. Opin. Genet. Dev., 53 (2018), p. 21–27.

Lazaridis, I., Patterson, N., Mittnik, A., Renaud, G., Mallick, S., Kirsanow, K., Sudmant, P. H., et al., «Ancient Human Genomes Suggest Three Ancestral Populations for Present-Day Europeans», Nature, 513, 7518 (2014), p. 409–413.

Leslie, S., Winney, B., Hellenthal, G., Davison, D., Boumertit, A., Day, T., Hutnik, K., et al., «The Fine-Scale Genetic Structure of the British Population», Nature, 519, 7543 (2015), p. 309–314.

Li, S., Schlebusch, C., Jakobsson, M., «Genetic Variation Reveals Large-Scale Population Expansion and Migration During the Expansion of Bantu-Speaking Peoples», Proc. Biol. Sci., 281, 1793 (2014).

Lipson, M., Cheronet, O., Mallick, S., Rohland, N., Oxenham, M., Pietrusewsky, M., Pryce, T. O., et al., «Ancient Genomes Document Multiple Waves of Migration in Southeast Asian Prehistory», Science, 361, 6397 (2018), p. 92–95.

Lipson, M., Loh, P. R., Patterson, N., Moorjani, P., Ko, Y. C., Stoneking, M., Berger, B., Reich, D., «Reconstructing Austronesian Population History in Island Southeast Asia», Nat. Commun., 5 (2014), p. 4689.

Lipson, M., Skoglund, P., Spriggs, M., Valentin, F., Bedford, S., Shing, R., Buckley, H., et al., «Population Turnover in Remote Oceania Shortly after Initial Settlement», Curr. Biol., 28, 7 (2018), p. 1157–1165, e7.

Malaspinas, A. S., Westaway, M. C., Muller, C., Sousa, V. C., Lao, O., Alves, I., Bergstrom, A., et al., «A Genomic History of Aboriginal Australia», Nature, 538, 7624 (2016), p. 207–214.

Mallick, S., Li, H., Lipson, M., Mathieson, I., Gymrek, M., Racimo, F., Zhao, M., et al., «The Simons Genome Diversity Project: 300 Genomes from 142 Diverse Populations», Nature, 538, 7624 (2016), p. 201–206.

McColl, H., Racimo, F., Vinner, L., Demeter, F., Gakuhari, T., Moreno-Mayar, J. V., Van Driem, G., et al., «The Prehistoric Peopling of Southeast Asia», Science, 361, 6397 (2018), p. 88–92.

McDougall, I., Brown, F. H., Fleagle, J. G., «Stratigraphic Placement and Age of Modern Humans from Kibish, Ethiopia», Nature, 433, 7027 (2005), p. 733–736.

Mendes, M., Alvim, I., Borda, V., Tarazona-Santos, E., «The History Behind the Mosaic of the Americas», Curr. Opin. Genet. Dev., 62 (2020), p. 72–77.

Metspalu, M., Mondal, M., Chaubey, G., «The Genetic Makings of South Asia», Curr. Opin. Genet. Dev., 53 (2018), p. 128–133.

Molinaro, L., Pagani, L., «Human Evolutionary History of Eastern Africa», Curr. Opin. Genet. Dev., 53 (2018), p. 134–139.

Montano, V., Ferri, G., Marcari, V., Batini, C., Anyaele, O., Destro-Bisol, G., Comas, D., «The Bantu Expansion Revisited: A New Analysis of Y Chromosome Variation in Central Western Africa», Mol. Ecol., 20, 13 (2011), p. 693–2708.

Moreno-Mayar, J. V., Vinner, L., de Barros Damgaard, P., de la Fuente, C., Chan, J., Spence, J. P., Allentoft, M. E., et al., «Early Human Dispersals within the Americas», Science, 362, 6419 (2018).

Nielsen, R., Akey, J. M., Jakobsson, M., Pritchard, J. K., Tishkoff, S., Willerslev, E., «Tracing the Peopling of the World through Genomics», Nature, 541, 7637 (2017), p. 302–310.

Novembre, J., Johnson, T., Bryc, K., Kutalik, Z., Boyko, A. R., Auton, A., Indap, A., et al., «Genes Mirror Geography within Europe», Nature, 456, 7218 (2008), p. 98–101.

Novembre, J., Ramachandran, S., «Perspectives on Human Population Structure at the Cusp of the Sequencing Era», Annu. Rev. Genomics Hum. Genet., 12 (2011), p. 245–274.

Pagani, L., Lawson, D. J., Jagoda, E., Morseburg, A., Eriksson, A., Mitt, M., Clemente, F., et al., «Genomic Analyses Inform on Migration Events During the Peopling of Eurasia», Nature, 538, 7624 (2016), p. 238–242.

Patin, E., Laval, G., Barreiro, L. B., Salas, A., Semino, O., Santachiara-Benerecetti, S., Kidd, K. K., et al., «Inferring the Demographic History of African Farmers and Pygmy Hunter-Gatherers Using a Multilocus Resequencing Data Set», PLoS Genet., 5, 4 (2009), e1000448.

Patin, E., Lopez, M., Grollemund, R., Verdu, P., Harmant, C., Quach, H., Laval, G., et al., «Dispersals and Genetic Adaptation of Bantu-Speaking Populations in Africa and North America», Science, 356, 6337 (2017), p. 543–546.

Patin, E., Quintana-Murci, L., «The Demographic and Adaptive History of Central African Hunter-Gatherers and Farmers», Curr. Opin. Genet. Dev., 53 (2018), p. 90–97.

Patin, E., Siddle, K. J., Laval, G., Quach, H., Harmant, C., Becker, N., Froment, A., et al., «The Impact of Agricultural Emergence on the Genetic History of African Rainforest Hunter-Gatherers and Agriculturalists», Nat. Commun., 5 (2014), p. 3163.

Patterson, N., Moorjani, P., Luo, Y., Mallick, S., Rohland, N., Zhan, Y., Genschoreck, T., Webster, T., Reich, D., «Ancient Admixture in Human History», Genetics, 192, 3 (2012), p. 1065–1093.

Petersen, D. C., Libiger, O., Tindall, E. A., Hardie, R. A., Hannick, L. I., Glashoff, R. H., Mukerji, M., et al., «Complex Patterns of Genomic Admixture within Southern Africa», PLoS Genet., 9, 3 (2013), e1003309.

Phillipson, D. W., African Archaeology, Cambridge, Cambridge University Press, 1993.

Phillipson, D. W., «The Chronology of the Iron Age in Bantu Africa», J. Afr. Hist., 16 (1975), p. 321–342.

Pickrell, J. K., Patterson, N., Barbieri, C., Berthold, F., Gerlach, L., Guldemann, T., Kure, B., et al., «The Genetic Prehistory of Southern Africa», Nat. Commun., 3 (2012), p. 1143.

Posth, C., Nagele, K., Colleran, H., Valentin, F., Bedford, S., Kami, K. W., Shing, R., et al., «Language continuity despite population replacement in remote Oceania», Nat. Ecol. Evol., 2, 4 (2018), p. 731–740.

Posth, C., Nakatsuka, N., Lazaridis, I., Skoglund, P., Mallick, S., Lamnidis, T. C., Rohland, N., et al., «Reconstructing the Deep Population History of Central and South America», Cell, 175, 5 (2018), p. 1185–1197, e22.

Pugach, I., Duggan, A. T., Merriwether, D. A., Friedlaender, F. R., Friedlaender, J. S., Stoneking, M., «The Gateway from near into Remote Oceania: New Insights from Genome-Wide Data», Mol. Biol. Evol., 35, 4 (2018), p. 871–886.

Qin, P., Stoneking, M., «Denisovan Ancestry in East Eurasian and Native American Populations», Mol. Biol. Evol., 32, 10 (2015), p. 2665–2674.

Quintana-Murci, L., Harmant, C., Quach, H., Balanovsky, O., Zaporozhchenko, V., Bormans, C., van Helden, P. D., Hoal, E. G., Behar, D. M., «Strong Maternal Khoisan Contribution to the South African Coloured Population: A Case of Gender-Biased Admixture», Am. J. Hum. Genet., 86, 4 (2010), p. 611–620.

Quintana-Murci, L., Quach, H., Harmant, C., Luca, F., Massonnet, B., Patin, E., Sica, L., et al., «Maternal Traces of Deep Common Ancestry and Asymmetric Gene Flow between Pygmy Hunter-Gatherers and Bantu-Speaking Farmers», Proc. Natl Acad. Sci. USA, 105, 5 (2008), p. 1596–1601.

Quintana-Murci, L., Semino, O., Bandelt, H. J., Passarino, G., McElreavey, K., Santachiara-Benerecetti, A. S., «Genetic Evidence of an Early Exit of Homo Sapiens Sapiens from Africa through Eastern Africa», Nat. Genet., 23, 4 (1999), p. 437–441.

Raghavan, M., Skoglund, P., Graf, K. E., Metspalu, M., Albrechtsen, A., Moltke, I., Rasmussen, S., et al., «Upper Palaeolithic Siberian Genome Reveals Dual Ancestry of Native Americans», Nature, 505, 7481 (2014), p. 87–91.

Rasmussen, M., Anzick, S. L., Waters, M. R., Skoglund, P., DeGiorgio, M., Stafford, T. W., Jr., Rasmussen, S., et al., «The Genome of a Late Pleistocene Human from a Clovis Burial Site in Western Montana», Nature, 506, 7487 (2014), p. 225–229.

Reich, D., Patterson, N., Campbell, D., Tandon, A., Mazieres, S., Ray, N., Parra, M. V., et al., «Reconstructing Native American Population History», Nature, 488, 7411 (2012), p. 370–374.

Reich, D., Patterson, N., Kircher, M., Delfin, F., Nandineni, M. R., Pugach, I., Ko, A. M., et al., «Denisova Admixture and the First Modern Human Dispersals into Southeast Asia and Oceania», Am. J. Hum. Genet., 89, 4 (2011), p. 516–528.

Richter, D., Grun, R., Joannes-Boyau, R., Steele, T. E., Amani, F., Rue, M., Fernandes, P., et al., «The Age of the Hominin Fossils from Jebel Irhoud, Morocco, and the Origins of the Middle Stone Age», Nature, 546, 7657 (2017), p. 293–296.

Saint Pierre, A., Giemza, J., Alves, I., Karakachoff, M., Gaudin, M., Amouyel, P., Dartigues, J. F., et al., «The Genetic History of France», Eur. J. Hum. Genet., 28, 7 (2020), p. 853–865.

Sankararaman, S., Mallick, S., Dannemann, M., Prufer, K., Kelso, J., Paabo, S., Patterson, N., Reich, D., «The Genomic Landscape of Neanderthal Ancestry in Present-Day Humans», Nature, 507, 7492 (2014), p. 354–357.

Sankararaman, S., Mallick, S., Patterson, N., Reich, D., «The Combined Landscape of Denisovan and Neanderthal Ancestry in Present-Day Humans», Curr. Biol., 26,9 (2016), p. 1241–1247.

Schlebusch, C. M., Jakobsson, M., «Tales of Human Migration, Admixture, and Selection in Africa», Annu. Rev. Genomics Hum. Genet., 19 (2018), p. 405–428.

Schlebusch, C. M., Skoglund, P., Sjodin, P., Gattepaille, L. M., Hernandez, D., Jay, F., Li, S., et al., «Genomic Variation in Seven Khoe-San Groups Reveals Adaptation and Complex African History», Science, 338, 6105 (2012), p. 374–379.

Schuster, S. C., Miller, W., Ratan, A., Tomsho, L. P., Giardine, B., Kasson, L. R., Harris, R. S., et al., «Complete Khoisan and Bantu Genomes from Southern Africa», Nature, 463, 7283 (2010), p. 943–947.

Serra-Vidal, G., Lucas-Sanchez, M., Fadhlaoui-Zid, K., Bekada, A., Zalloua, P., Comas, D., «Heterogeneity in Palaeolithic Population Continuity and Neolithic Expansion in North Africa», Curr. Biol., 29, 22 (2019), p. 3953–3959, e4.

Sirugo, G., Williams, S. M., Tishkoff, S. A., «The Missing Diversity in Human Genetic Studies», Cell, 177, 4 (2019), p. 1080.

Skoglund, P., Jakobsson, M., «Archaic Human Ancestry in East Asia», Proc. Natl Acad. Sci. USA, 108, 45 (2011), p. 18301–18306.

Skoglund, P., Mallick, S., Bortolini, M. C., Chennagiri, N., Hunemeier, T., Petzl-Erler, M. L., Salzano, F. M., Patterson, N., Reich, D., «Genetic Evidence for Two Founding Populations of the Americas», Nature, 525, 7567 (2015), p. 104–108.

Skoglund, P., Malmstrom, H., Raghavan, M., Stora, J., Hall, P., Willerslev, E., Gilbert, M. T., Gotherstrom, A., Jakobsson, M., «Origins and Genetic Legacy of Neolithic Farmers and Hunter-Gatherers in Europe», Science, 336, 6080 (2012), p. 466–469.

Skoglund, P., Mathieson, I., «Ancient Genomics of Modern Humans: The First Decade», Annu. Rev. Genomics Hum. Genet., 19 (2018), p. 381–404.

Skoglund, P., Posth, C., Sirak, K., Spriggs, M., Valentin, F., Bedford, S., Clark, G. R., et al., «Genomic Insights into the Peopling of the Southwest Pacific», Nature, 538, 7626 (2016), p. 510–513.

Skoglund, P., Reich, D., «A Genomic View of the Peopling of the Americas», Curr. Opin. Genet. Dev., 41 (2016), p. 27–35.

Skoglund, P., Thompson, J. C., Prendergast, M. E., Mittnik, A., Sirak, K., Hajdinjak, M., Salie, T., et al., «Reconstructing Prehistoric African Population Structure», Cell, 171, 1 (S2017), p. 59–71, e21.

Stringer, C. B., Andrews, P., «Genetic and Fossil Evidence for the Origin of Modern Humans», Science, 239, 4845 (1988), p. 1263–1268.

Stringer, C. B., Grun, R., Schwarcz, H. P., Goldberg, P., «Esr Dates for the Hominid Burial Site of Es Skhul in Israel», Nature, 338, 6218 (1989), p. 756–758.

Tishkoff, S. A., Reed, F. A., Friedlaender, F. R., Ehret, C., Ranciaro, A., Froment, A., Hirbo, J. B., et al., «The Genetic Structure and History of Africans and African Americans», Science, 324, 5930 (2009), p. 1035–1044.

Tishkoff, S. A., Williams, S. M., «Genetic Analysis of African Populations: Human Evolution and Complex Disease», Nat. Rev. Genet., 3, 8 (2002), p. 611–621.

Underhill, P. A., Shen, P., Lin, A. A., Jin, L., Passarino, G., Yang, W. H., Kauffman, E., et al., «Y Chromosome Sequence Variation and the History of Human Populations», Nat. Genet., 26, 3 (2000), p. 358–361.

Vansina, J., «Western Bantu Expansion», J. Afr. Hist., 25 (1984), p. 129–145.

Veeramah, K. R., Hammer, M. F., «The Impact of Whole-Genome Sequencing on the Reconstruction of Human Population History», Nat. Rev. Genet., 15, 3 (2014), p. 149–162.

Veeramah, K. R., Novembre, J., «Demographic Events and Evolutionary Forces Shaping European Genetic Diversity», Cold Spring Harb. Perspect. Biol., 6, 9 (2014), a008516.

Veeramah, K. R., Wegmann, D., Woerner, A., Mendez, F. L., Watkins, J. C., Destro-Bisol, G., Soodyall, H., Louie, L., Hammer, M. F., «An Early Divergence of Khoesan Ancestors from Those of Other Modern Humans Is Supported by an Abc-Based Analysis of Autosomal Resequencing Data», Mol. Biol. Evol., 29, 2 (2012), p. 617–630.

Verdu, P., «African Pygmies», Curr. Biol., 26, 1 (2016), R12–14.

Verdu, P., Austerlitz, F., Estoup, A., Vitalis, R., Georges, M., Thery, S., Froment, A., et al., «Origins and Genetic Diversity of Pygmy Hunter-Gatherers from Western Central Africa», Curr. Biol., 19, 4 (2009), p. 312–318.

Verdu, P., Becker, N. S., Froment, A., Georges, M., Grugni, V., Quintana-Murci, L., Hombert, J. M., et al., «Sociocultural Behavior, Sex-Biased Admixture, and Effective Population Sizes in Central African Pygmies and Non-Pygmies», Mol. Biol. Evol., 30, 4 (2013), p. 918–937.

Vernot, B., Tucci, S., Kelso, J., Schraiber, J. G., Wolf, A. B., Gittelman, R. M., Dannemann, M., et al., «Excavating Neandertal and Denisovan DNA from the Genomes of Melanesian Individuals», Science, 352, 6282 (2016), p. 235–239.

Wang, C. C., Yeh, H. Y., Popov, A. N., Zhang, H. Q., Matsumura, H., Sirak, K., Cheronet, O., et al., «Genomic Insights into the Formation of Human Populations in East Asia», Nature, 591, 7850 (2021), p. 413–419.

Wolpoff, M. H., Wu, X. Z., Thorne, A. G., «Modern Homo Sapiens Origins: A General Theory of Hominid Evolution Involving the Fossil Evidence from East Asia», in F. H. Smith and F. Spencer (dir.), The Origins of Modern Humans: A World Survey of the Fossil Evidence., New York, Alan Liss, 1984, p. 41–483.

Yang, M. A., Gao, X., Theunert, C., Tong, H., Aximu-Petri, A., Nickel, B., Slatkin, M., et al., «40,000-Year-Old Individual from Asia Provides Insight into Early Population Structure in Eurasia», Curr. Biol., 27, 20 (2017), p. 3202–3208, e9.

Yang, M. A., Fan, X., Sun, B., Chen, C., Lang, J., Ko, Y. C., Tsang, C. H., et al., «Ancient DNA Indicates Human Population Shifts and Admixture in Northern and Southern China», Science, 369, 6501 (2020), p. 282–288.

Часть III. Адаптация к окружающей среде

Alkorta-Aranburu, G., Beall, C. M., Witonsky, D. B., Gebremedhin, A., Pritchard, J. K., Di Rienzo, A., «The Genetic Architecture of Adaptations to High Altitude in Ethiopia», PLoS Genet., 8, 12 (2012), e1003110.

Allison, A. C., «Protection Afforded by Sickle-Cell Trait against Subtertian Malareal Infection», Br. Med. J., 1, 4857 (1954), p. 290–294.

Andres, A. M. «Balancing Selection in the Human Genome», in Encyclopedia of Life Sciences, Chichester, John Wiley and Sons, 2011.

Asthana, S., Schmidt, S., Sunyaev, S., «A Limited Role for Balancing Selection», Trends Genet., 21, 1 (2005), p. 30–32.

Beall, C. M., «Detecting Natural Selection in High-Altitude Human Populations», Respir. Physiol. Neurobiol., 158, 2–3 (2007), p. 161–171.

Becker, N. S., Verdu, P., Froment, A., Le Bomin, S., Pagezy, H., Bahuchet, S., Heyer, E., «Indirect Evidence for the Genetic Determination of Short Stature in African Pygmies», Am. J. Phys. Anthropol., 145, 3 (2011), p. 390–401.

Becker, N. S., Verdu, P., Georges, M., Duquesnoy, P., Froment, A., Amselem, S., Le Bouc, Y., Heyer, E., «The Role of Ghr and Igf1 Genes in the Genetic Determination of African Pygmies’ Short Stature», Eur. J. Hum. Genet., 21, 6 (2013), p. 653–658.

Berg, J. J., Coop, G., «A Population Genetic Signal of Polygenic Adaptation», PLoS Genet., 10, 8 (2014), e1004412.

Berg, J. J., Harpak, A., Sinnott-Armstrong, N. A., Joergensen, A. M., Mostafavi, H., Field, Y., Boyle, E. A., et al., «Reduced Signal for Polygenic Adaptation of Height in Uk Biobank», Elife, 8 (2019), e39725.

Bergey, C. M., Lopez, M., Harrison, G. F., Patin, E., Cohen, J. A., Quintana-Murci, L., Barreiro, L. B., Perry, G. H., «Polygenic Adaptation and Convergent Evolution on Growth and Cardiac Genetic Pathways in African and Asian Rainforest Hunter-Gatherers», Proc. Natl Acad. Sci. USA, 115, 48 (2018), E11256-E11263.

Bersaglieri, T., Sabeti, P. C., Patterson, N., Vanderploeg, T., Schaffner, S. F., Drake, J. A., Rhodes, M., Reich, D. E., Hirschhorn, J. N., «Genetic Signatures of Strong Recent Positive Selection at the Lactase Gene», Am. J. Hum. Genet., 74, 6 (2004), p. 1111–1120.

Bigham, A., Bauchet, M., Pinto, D., Mao, X., Akey, J. M., Mei, R., Scherer, S. W., et al., «Identifying Signatures of Natural Selection in Tibetan and Andean Populations Using Dense Genome Scan Data», PLoS Genet., 6, 9 (2010), e1001116.

Bitarello, B. D., de Filippo, C., Teixeira, J. C., Schmidt, J. M., Kleinert, P., Meyer, D., Andres, A. M., «Signatures of Long-Term Balancing Selection in Human Genomes», Genome Biol. Evol., 10, 3 (2018), p. 939–955.

Bustamante, C. D., Fledel-Alon, A., Williamson, S., Nielsen, R., Hubisz, M. T., Glanowski, S., Tanenbaum, D. M., et al., «Natural Selection on Protein-Coding Genes in the Human Genome», Nature, 437, 7062 (2005), p. 1153–1157.

Bycroft, C., Freeman, C., Petkova, D., Band, G., Elliott, L. T., Sharp, K., Motyer, A., et al., «The Uk Biobank Resource with Deep Phenotyping and Genomic Data», Nature, 562, 7726 (2018), p. 203–209.

Charlesworth, D., «Balancing Selection and Its Effects on Sequences in Nearby Genome Regions», PLoS Genet., 2, 4 (2006), e64.

Clemente, F. J., Cardona, A., Inchley, C. E., Peter, B. M., Jacobs, G., Pagani, L., Lawson, D. J., et al., «A Selective Sweep on a Deleterious Mutation in Cpt1a in Arctic Populations», Am. J. Hum. Genet., 95, 5 (2014), p. 584–589.

Crawford, N. G., Kelly, D. E., Hansen, M. E. B., Beltrame, M. H., Fan, S., Bowman, S. L., Jewett, E., et al., «Loci Associated with Skin Pigmentation Identified in African Populations», Science, 358, 6365 (2017).

de Filippo, C., Key, F. M., Ghirotto, S., Benazzo, A., Meneu, J. R., Weihmann, A., Program, Nisc Comparative Sequence, et al., «Recent Selection Changes in Human Genes under Long-Term Balancing Selection», Mol. Biol. Evol., 33, 6 (2016), p. 1435–1447.

DeGiorgio, M., Lohmueller, K. E., Nielsen, R., «A Model-Based Approach for Identifying Signatures of Ancient Balancing Selection in Genetic Data», PLoS Genet., 10, 8 (2014), e1004561.

Enard, W., Przeworski, M., Fisher, S. E., Lai, C. S., Wiebe, V., Kitano, T., Monaco, A. P., Paabo, S., «Molecular Evolution of Foxp2, a Gene Involved in Speech and Language», Nature, 418, 6900 (2002), p. 869–872.

Enattah, N. S., Jensen, T. G., Nielsen, M., Lewinski, R., Kuokkanen, M., Rasinpera, H., El-Shanti, H., et al., «Independent Introduction of Two Lactase-Persistence Alleles into Human Populations Reflects Different History of Adaptation to Milk Culture», Am. J. Hum. Genet., 82, 1 (2008), p. 57–72.

Enattah, N. S., Sahi, T., Savilahti, E., Terwilliger, J. D., Peltonen, L., Jarvela, I., «Identification of a Variant Associated with Adult-Type Hypolactasia», Nat. Genet., 30, 2 (2002), p. 233–237.

Fan, S., Hansen, M. E., Lo, Y., Tishkoff, S. A., «Going Global by Adapting Local: A Review of Recent Human Adaptation», Science, 354, 6308 (2016), p. 54–59.

Ferrer-Admetlla, A., Liang, M., Korneliussen, T., Nielsen, R., «On Detecting Incomplete Soft or Hard Selective Sweeps Using Haplotype Structure», Mol. Biol. Evol., 31, 5 (2014), p. 1275–1291.

Field, Y., Boyle, E. A., Telis, N., Gao, Z., Gaulton, K. J., Golan, D., Yengo, L., et al., «Detection of Human Adaptation During the Past 2000 Years», Science, 354, 6313 (2016), p. 760–764.

Fisher, R. A, Ford, E. B., Huxley, J., «Taste-Testing the Anthropoid Apes», Nature, 144 (1939), p. 750.

Fumagalli, M., Moltke, I., Grarup, N., Racimo, F., Bjerregaard, P., Jorgensen, M. E., Korneliussen, T. S., et al., «Greenlandic Inuit Show Genetic Signatures of Diet and Climate Adaptation», Science, 349, 6254 (2015), p. 1343–1347.

Han, J., Kraft, P., Nan, H., Guo, Q., Chen, C., Qureshi, A., Hankinson, S. E., et al., «A Genome-Wide Association Study Identifies Novel Alleles Associated with Hair Color and Skin Pigmentation», PLoS Genet., 4, 5 (2008), e1000074.

Hancock, A. M., Witonsky, D. B., Gordon, A. S., Eshel, G., Pritchard, J. K., Coop, G., Di Rienzo, A., «Adaptations to Climate in Candidate Genes for Common Metabolic Disorders», PLoS Genet., 4, 2 (2008), e32.

Harris, E. E., Meyer, D., «The Molecular Signature of Selection Underlying Human Adaptations», Am. J. Phys. Anthropol., Suppl. 43 (2006), p. 89–130.

Hernandez, R. D., Kelley, J. L., Elyashiv, E., Melton, S. C., Auton, A., McVean, G., Sella, G., Przeworski, M., «Classic Selective Sweeps Were Rare in Recent Human Evolution», Science, 331, 6019 (2011), p. 920–924.

Hsieh, P., Veeramah, K. R., Lachance, J., Tishkoff, S. A., Wall, J. D., Hammer, M. F., Gutenkunst, R. N., «Whole-Genome Sequence Analyses of Western Central African Pygmy Hunter-Gatherers Reveal a Complex Demographic History and Identify Candidate Genes under Positive Natural Selection», Genome Res., 26, 3 (2016), p. 279–290.

Huerta-Sanchez, E., Jin, X., Asan Bianba, Z., Peter, B. M., Vinckenbosch, N., Liang, Y., et al., «Altitude Adaptation in Tibetans Caused by Introgression of Denisovan-Like DNA», Nature, 512, 7513 (2014), p. 194–197.

Ilardo, M. A., Moltke, I., Korneliussen, T. S., Cheng, J., Stern, A. J., Racimo, F., de Barros Damgaard, P., et al., «Physiological and Genetic Adaptations to Diving in Sea Nomads», Cell, 173, 3 (2018), p. 569–80, e15.

Ilardo, M., Nielsen, R., «Human Adaptation to Extreme Environmental Conditions», Curr. Opin. Genet. Dev., 53 (2018), p. 77–82.

Itan, Y., Jones, B. L., Ingram, C. J., Swallow, D. M., Thomas, M. G., «A Worldwide Correlation of Lactase Persistence Phenotype and Genotypes», BMC Evol. Biol., 10 (2010), p. 36.

Itan, Y., Powell, A., Beaumont, M. A., Burger, J., Thomas, M. G., «The Origins of Lactase Persistence in Europe», PLoS Comput. Biol., 5, 8 (2009), e1000491.

Jablonski, N. G., Chaplin, G., «The Colours of Humanity: The Evolution of Pigmentation in the Human Lineage», Philos. Trans. R. Soc. Lond. B. Biol. Sci., 372, 1724 (2017).

Jablonski, N. G., Chaplin, G., «The Evolution of Human Skin Coloration», J. Hum. Evol., 39, 1 (2000), p. 57–106.

Jablonski, N. G., Chaplin, G. «Human Skin Pigmentation, Migration and Disease Susceptibility», Philos. Trans. R. Soc. Lond. B. Biol. Sci., 367, 1590 (2012), p. 785–792.

Jarvis, J. P., Scheinfeldt, L. B., Soi, S., Lambert, C., Omberg, L., Ferwerda, B., Froment, A., et al., «Patterns of Ancestry, Signatures of Natural Selection, and Genetic Association with Stature in Western African Pygmies», PLoS Genet., 8, 4 (2012), e1002641.

Jeong, C., Alkorta-Aranburu, G., Basnyat, B., Neupane, M., Witonsky, D. B., Pritchard, J. K., Beall, C. M., Di Rienzo, A., «Admixture Facilitates Genetic Adaptations to High Altitude in Tibet», Nat. Commun., 5 (2014), p. 3281.

Jeong, C., Di Rienzo, A., «Adaptations to Local Environments in Modern Human Populations», Curr. Opin. Genet. Dev., 29 (2014), p. 1–8.

Key, F. M., Abdul-Aziz, M. A., Mundry, R., Peter, B. M., Sekar, A., D’Amato, M., Dennis, M. Y., Schmidt, J. M., Andres, A. M., «Human Local Adaptation of the Trpm8 Cold Receptor Along a Latitudinal Cline», PLoS Genet., 14, 5 (2018), e1007298.

Key, F. M., Teixeira, J. C., de Filippo, C., Andres, A. M., «Advantageous Diversity Maintained by Balancing Selection in Humans», Curr. Opin. Genet. Dev., 29C (2014), p. 45–51.

Lachance, J., Tishkoff, S. A., «Population Genomics of Human Adaptation», Annu. Rev. Ecol. Evol. Syst., 44 (2013), p. 123–143.

Lachance, J., Vernot, B., Elbers, C. C., Ferwerda, B., Froment, A., Bodo, J. M., Lema, G., et al., «Evolutionary History and Adaptation from High-Coverage Whole-Genome Sequences of Diverse African Hunter-Gatherers», Cell, 150, 3 (2012), p. 457–469.

Lango Allen, H., Estrada, K., Lettre, G., Berndt, S. I., Weedon, M. N., Rivadeneira, F., Willer, C. J., et al., «Hundreds of Variants Clustered in Genomic Loci and Biological Pathways Affect Human Height», Nature, 467, 7317 (2010), p. 832–838.

Leffler, E. M., Gao, Z., Pfeifer, S., Segurel, L., Auton, A., Venn, O., Bowden, R., et al., «Multiple Instances of Ancient Balancing Selection Shared between Humans and Chimpanzees», Science, 339, 6127 (2013), p. 1578–1582.

Lohmueller, K. E., «The Distribution of Deleterious Genetic Variation in Human Populations», Curr. Opin. Genet. Dev., 29 (2014), p. 139–146.

Lohmueller, K. E., Indap, A. R., Schmidt, S., Boyko, A. R., Hernandez, R. D., Hubisz, M. J., Sninsky, J. J., et al., «Proportionally More Deleterious Genetic Variation in European Than in African Populations», Nature, 451, 7181 (2008), p. 994–997.

Lopez, M., Choin, J., Sikora, M., Siddle, K., Harmant, C., Costa, H. A., Silvert, M., et al., «Genomic Evidence for Local Adaptation of Hunter-Gatherers to the African Rainforest», Curr. Biol., 29, 17 (2019), p. 2926–2935, e4.

Lopez, M., Kousathanas, A., Quach, H., Harmant, C., Mouguiama-Daouda, P., Hombert, J. M., Froment, A., et al., «The Demographic History and Mutational Load of African Hunter-Gatherers and Farmers», Nat. Ecol. Evol., 2, 4 (2018), p. 721–730.

Martin, A. R., Lin, M., Granka, J. M., Myrick, J. W., Liu, X., Sockell, A., Atkinson, E. G., et al., «An Unexpectedly Complex Architecture for Skin Pigmentation in Africans», Cell, 171, 6 (2017), p. 1340–1353, e14.

McEvoy, B., Beleza, S., Shriver, M. D., «The Genetic Architecture of Normal Variation in Human Pigmentation: An Evolutionary Perspective and Model», Hum. Mol. Genet., 15, 2 (2006), R176-R181.

Mendizabal, I., Marigorta, U. M., Lao, O., Comas, D., «Adaptive Evolution of Loci Covarying with the Human African Pygmy Phenotype», Hum. Genet., 131, 8 (2012), p. 1305–1317.

Myles, S., Somel, M., Tang, K., Kelso, J., Stoneking, M., «Identifying Genes Underlying Skin Pigmentation Differences among Human Populations», Hum. Genet., 120, 5 (2007), p. 613–621.

Nielsen, R., «Molecular Signatures of Natural Selection», Annu. Rev. Genet., 39 (2005), p. 197–218.

Nielsen, R., Hellmann, I., Hubisz, M., Bustamante, C., Clark, A. G., «Recent and Ongoing Selection in the Human Genome», Nat. Rev. Genet., 8, 11 (2007), p. 857–868.

Nielsen, R., Williamson, S., Kim, Y., Hubisz, M. J., Clark, A. G., Bustamante, C., «Genomic Scans for Selective Sweeps Using Snp Data», Genome Res., 15, 11 (2005), p. 1566–1575.

Norton, H. L., Kittles, R. A., Parra, E., McKeigue, P., Mao, X., Cheng, K., Canfield, V. A., et al., «Genetic Evidence for the Convergent Evolution of Light Skin in Europeans and East Asians», Mol. Biol. Evol., 24, 3 (2007), p. 710–722.

Olalde, I., Allentoft, M. E., Sanchez-Quinto, F., Santpere, G., Chiang, C. W., DeGiorgio, M., Prado-Martinez, J., et al., «Derived Immune and Ancestral Pigmentation Alleles in a 7,000-Year-Old Mesolithic European», Nature, 507, 7491 (2014), p. 225–228.

Patin, E., Quintana-Murci, L., «Demeter’s Legacy: Rapid Changes to Our Genome Imposed by Diet», Trends Ecol. Evol., 23, 2 (2008), p. 56–59.

Pavan, W. J., Sturm, R. A., «The Genetics of Human Skin and Hair Pigmentation», Annu. Rev. Genomics Hum. Genet., 20 (2019), p. 41–72.

Pemberton, T. J., Verdu, P., Becker, N. S., Willer, C. J., Hewlett, B. S., Le Bomin, S., Froment, A., Rosenberg, N. A., Heyer, E., «A Genome Scan for Genes Underlying Adult Body Size Differences between Central African Hunter-Gatherers and Farmers», Hum. Genet., 137, 6–7 (2018), p. 487–509.

Peng, Y., Yang, Z., Zhang, H., Cui, C., Qi, X., Luo, X., Tao, X., et al., «Genetic Variations in Tibetan Populations and High-Altitude Adaptation at the Himalayas», Mol. Biol. Evol., 28, 2 (2011), p. 1075–1081.

Perry, G. H., Dominy, N. J., «Evolution of the Human Pygmy Phenotype», Trends Ecol. Evol., 24, 4 (2009), p. 218–225.

Perry, G. H., Foll, M., Grenier, J. C., Patin, E., Nedelec, Y., Pacis, A., Barakatt, M., et al., «Adaptive, Convergent Origins of the Pygmy Phenotype in African RainforestHunter-Gatherers», Proc. Natl Acad. Sci. USA, 111, 35 (2014), E3596-E3603.

Peter, B. M., Huerta-Sanchez, E., Nielsen, R., «Distinguishing between Selective Sweeps from Standing Variation and from a De Novo Mutation», PLoS Genet., 8, 10 (2012), e1003011.

Pritchard, J. K., Di Rienzo, A., «Adaptation – Not by Sweeps Alone», Nat. Rev. Genet., 11, 10 (2010), p. 665–667.

Pritchard, J. K., Pickrell, J. K., Coop, G., «The Genetics of Human Adaptation: Hard Sweeps, Soft Sweeps, and Polygenic Adaptation», Curr. Biol., 20, 4 (2010), R208-R215.

Przeworski, M., Coop, G., Wall, J. D., «The Signature of Positive Selection on Standing Genetic Variation», Evolution, 59, 11 (2005), p. 2312–2323.

Quach, H., Quintana-Murci, L., «Living in an Adaptive World: Genomic Dissection of the Genus Homo and Its Immune Response», J. Exp. Med., 214, 4 (2017), p. 877–894.

Quintana-Murci, L., «Genetic and Epigenetic Variation of Human Populations: An Adaptive Tale», C. R. Biol., 339, 7–8 (2016), p. 278–283.

Ranciaro, A., Campbell, M. C., Hirbo, J. B., Ko, W. Y., Froment, A., Anagnostou, P., Kotze, M. J., et al., «Genetic Origins of Lactase Persistence and the Spread of Pastoralism in Africa», Am. J. Hum. Genet., 94, 4 (2014), p. 496–510.

Robinson, M. R., Hemani, G., Medina-Gomez, C., Mezzavilla, M., Esko, T., Shakhbazov, K., Powell, J. E., et al., «Population Genetic Differentiation of Height and Body Mass Index across Europe», Nat. Genet., 47, 11 (2015), p. 1357–1362.

Sabeti, P. C., Reich, D. E., Higgins, J. M., Levine, H. Z., Richter, D. J., Schaffner, S. F., Gabriel, S. B., et al., «Detecting Recent Positive Selection in the Human Genome from Haplotype Structure», Nature, 419, 6909 (2002), p. 832–837.

Sabeti, P. C., Schaffner, S. F., Fry, B., Lohmueller, J., Varilly, P., Shamovsky, O., Palma, A., et al., «Positive Natural Selection in the Human Lineage», Science, 312, 5780 (2006), p. 1614–1620.

Sabeti, P. C., Varilly, P., Fry, B., Lohmueller, J., Hostetter, E., Cotsapas, C., Xie, X., et al., «Genome-Wide Detection and Characterization of Positive Selection in Human Populations», Nature, 449, 7164 (2007), p. 913–918.

Scheinfeldt, L. B., Soi, S., Thompson, S., Ranciaro, A., Woldemeskel, D., Beggs, W., Lambert, C., et al., «Genetic Adaptation to High Altitude in the Ethiopian Highlands», Genome Biol., 13, 1 (2012), R1.

Scheinfeldt, L. B., Tishkoff, S. A., «Recent Human Adaptation: Genomic Approaches, Interpretation and Insights», Nat. Rev. Genet., 14, 10 (2013), p. 692–702.

Segurel, L., Bon, C., «On the Evolution of Lactase Persistence in Humans», Annu. Rev. Genomics Hum. Genet., 18 (2017), p. 297–319.

Segurel, L., Gao, Z., Przeworski, M., «Ancestry Runs Deeper Than Blood: The Evolutionary History of Abo Points to Cryptic Variation of Functional Importance», Bioessays, 35, 10 (2013), p. 862–867.

Segurel, L., Thompson, E. E., Flutre, T., Lovstad, J., Venkat, A., Margulis, S. W., Moyse, J., et al., «The Abo Blood Group Is a Trans-Species Polymorphism in Primates», Proc. Natl Acad. Sci. USA, 109, 45 (2012), p. 18493–18498.

Simons, Y. B., Sella, G., «The Impact of Recent Population History on the Deleterious Mutation Load in Humans and Close Evolutionary Relatives», Curr. Opin. Genet. Dev., 41 (2016), p. 150–158.

Simons, Y. B., Turchin, M. C., Pritchard, J. K., Sella, G., «The Deleterious Mutation Load Is Insensitive to Recent Population History», Nat. Genet., 46, 3 (2014), p. 220–224.

Simonson, T. S., Yang, Y., Huff, C. D., Yun, H., Qin, G., Witherspoon, D. J., Bai, Z., et al., «Genetic Evidence for High-Altitude Adaptation in Tibet», Science, 329, 5987 (2010), p. 72–75.

Sohail, M., Maier, R. M., Ganna, A., Bloemendal, A., Martin, A. R., Turchin, M. C., Chiang, C. W., et al., «Polygenic Adaptation on Height Is Overestimated Due to Uncorrected Stratification in Genome-Wide Association Studies», Elife, 8 (2019).

Sulem, P., Gudbjartsson, D. F., Stacey, S. N., Helgason, A., Rafnar, T., Magnusson, K. P., Manolescu, A., et al., «Genetic Determinants of Hair, Eye and Skin Pigmentation in Europeans», Nat. Genet., 39, 12 (2007), p. 1443–1452.

Swallow, D. M., «Genetics of Lactase Persistence and Lactose Intolerance», Annu. Rev. Genet., 37 (2003), p. 197–219.

Takahata, N., Satta, Y., Klein, J., «Polymorphism and Balancing Selection at Major Histocompatibility Complex Loci», Genetics, 130, 4 (1992), p. 925–938.

Tishkoff, S. A., Reed, F. A., Ranciaro, A., Voight, B. F., Babbitt, C. C., Silverman, J. S., Powell, K., et al., «Convergent Adaptation of Human Lactase Persistence in Africa and Europe», Nat. Genet., 39, 1 (2007), p. 31–40.

Tucci, S., Vohr, S. H., McCoy, R. C., Vernot, B., Robinson, M. R., Barbieri, C., Nelson, B. J., et al., «Evolutionary History and Adaptation of a Human Pygmy Population of Flores Island, Indonesia», Science, 361, 6401 (2018), p. 511–516.

Turchin, M. C., Chiang, C. W., Palmer, C. D., Sankararaman, S., Reich, D., Hirschhorn, J. N., «Evidence of Widespread Selection on Standing Variation in Europe at Height-Associated Snps», Nat. Genet., 44, 9 (2012), p. 1015–1019.

Vitti, J. J., Grossman, S. R., Sabeti, P. C., «Detecting Natural Selection in Genomic Data», Annu. Rev. Genet., 47 (2013), p. 97–120.

Wooding, S., Bufe, B., Grassi, C., Howard, M. T., Stone, A. C., Vazquez, M., Dunn, D. M., et al., «Independent Evolution of Bitter-Taste Sensitivity in Humans and Chimpanzees», Nature, 440, 7086 (2006), p. 930–934.

Wooding, S., Kim, U. K., Bamshad, M. J., Larsen, J., Jorde, L. B., Drayna, D., «Natural Selection and Molecular Evolution in Ptc, a Bitter-Taste Receptor Gene», Am. J. Hum. Genet., 74, 4 (2004), p. 637–646.

Yengo, L., Sidorenko, J., Kemper, K. E., Zheng, Z., Wood, A. R., Weedon, M. N., Frayling, T. M., et al., «Meta-Analysis of Genome-Wide Association Studies for Height and Body Mass Index in Approximately 700000 Individuals of European Ancestry», Hum. Mol. Genet., 27, 20 (2018), p. 3641–3649.

Yi, X., Liang, Y., Huerta-Sanchez, E., Jin, X., Cuo, Z. X., Pool, J. E., Xu, X., et al., «Sequencing of 50 Human Exomes Reveals Adaptation to High Altitude», Science, 329, 5987 (2010), p. 75–78.

Часть IV. Люди и микробы

Abecasis, G. R., Altshuler, D., Auton, A., Brooks, L. D., Durbin, R. M., Gibbs, R. A., Hurles, M. E., McVean, G. A., «A Map of Human Genome Variation from Population-Scale Sequencing», Nature, 467, 7319 (2010), p. 1061–1073.

Abecasis, G. R., Auton, A., Brooks, L. D., DePristo, M. A., Durbin, R. M., Handsaker, R. E., Kang, H. M., Marth, G. T., McVean, G. A., «An Integrated Map of Genetic Variation from 1,092 Human Genomes», Nature, 491, 7422 (2012), p. 56–65.

Abel, L., Alcais, A., Schurr, E., «The Dissection of Complex Susceptibility to Infectious Disease: Bacterial, Viral and Parasitic Infections», Curr. Opin. Immunol., 30 (2014), p. 72–78.

Agarwal, A., Guindo, A., Cissoko, Y., Taylor, J. G., Coulibaly, D., Kone, A., Kayentao, K., et al., «Hemoglobin C Associated with Protection from Severe Malaria in the Dogon of Mali, a West African Population with a Low Prevalence of Hemoglobin S», Blood, 96, 7 (2000), p. 2358–2363.

Aitman, T. J., Cooper, L. D., Norsworthy, P. J., Wahid, F. N., Gray, J. K., Curtis, B. R., McKeigue, P. M., et al., «Malaria Susceptibility and Cd36 Mutation», Nature, 405, 6790 (2000), p. 1015–1016.

Alcais, A., Abel, L., Casanova, J. L., «Human Genetics of Infectious Diseases: Between Proof of Principle and Paradigm», J. Clin. Invest., 119, 9 (2009), p. 2506–2514.

Alcais, A., Quintana-Murci, L., Thaler, D. S., Schurr, E., Abel, L., Casanova, J. L., «Life-Threatening Infectious Diseases of Childhood: Single-Gene Inborn Errors of Immunity?», Ann. NY Acad. Sci., 1214 (2010), p. 18–33.

Allison, A. C., «Protection Afforded by Sickle-Cell Trait against Subtertian Malareal Infection», Br. Med. J., 1, 4857 (1954), p. 290–294.

Arenzana-Seisdedos, F., Parmentier, M., «Genetics of Resistance to Hiv Infection: Role of Co-Receptors and Co-Receptor Ligands», Semin. Immunol., 18, 6 (2006), p. 387–403.

Auton, A., Brooks, L. D., Durbin, R. M., Garrison, E. P., Kang, H. M., Korbel, J. O., Marchini, J. L., et al., «A Global Reference for Human Genetic Variation», Nature, 526, 7571 (2015), p. 68–74.

Bakewell, M. A., Shi, P., Zhang, J., «More Genes Underwent Positive Selection in Chimpanzee Evolution Than in Human Evolution», Proc. Natl Acad. Sci. USA, 104, 18 (2007), p. 7489–7494.

Bamshad, M. J., Mummidi, S., Gonzalez, E., Ahuja, S. S., Dunn, D. M., Watkins, W. S., Wooding, S., et al., «A Strong Signature of Balancing Selection in the 5’ Cis-Regulatory Region of Ccr5», Proc. Natl Acad. Sci. USA, 99, 16 (2002), p. 10539–10544.

Barreiro, L. B., Ben-Ali, M., Quach, H., Laval, G., Patin, E., Pickrell, J. K., Bouchier, C., et al., «Evolutionary Dynamics of Human Toll-Like Receptors and Their Different Contributions to Host Defense», PLoS Genet., 5, 7 (2009), e1000562.

Barreiro, L. B., Patin, E., Neyrolles, O., Cann, H. M., Gicquel, B., Quintana-Murci, L., «The Heritage of Pathogen Pressures and Ancient Demography in the Human Innate-Immunity Cd209/Cd209l Region», Am. J. Hum. Genet., 77, 5 (2005), p. 869–886.

Barreiro, L. B., Quintana-Murci, L., «From Evolutionary Genetics to Human Immunology: How Selection Shapes Host Defence Genes», Nat. Rev. Genet., 11, 1 (2010), p. 17–30.

Blekhman, R., Man, O., Herrmann, L., Boyko, A. R., Indap, A., Kosiol, C., Bustamante, C. D., Teshima, K. M., Przeworski, M., «Natural Selection on Genes That Underlie Human Disease Susceptibility», Curr. Biol., 18, 12 (2008), p. 883–889.

Boisson-Dupuis, S., Ramirez-Alejo, N., Li, Z., Patin, E., Rao, G., Kerner, G., Lim, C. K., et al., «Tuberculosis and Impaired Il-23-Dependent Ifn-Gamma Immunity in Humans Homozygous for a Common Tyk2 Missense Variant», Sci. Immunol., 3, 30 (2018).

Brinkworth, J. F., Barreiro, L. B., «The Contribution of Natural Selection to Present-Day Susceptibility to Chronic Inflammatory and Autoimmune Disease», Curr. Opin. Immunol., 31 (2014), p. 66–78.

Bustamante, C. D., Fledel-Alon, A., Williamson, S., Nielsen, R., Hubisz, M. T., Glanowski, S., Tanenbaum, D. M., et al., «Natural Selection on Protein-Coding Genes in the Human Genome», Nature, 437, 7062 (2005), p. 1153–1157.

Cairns, J., Matters of Life and Death, Princeton, Princeton University Press, 1997.

Carrington, M., Martin, M. P., Van Bergen, J., «Kir-Hla Intercourse in Hiv Disease», Trends Microbiol., 16, 12 (2008), p. 620–627.

Casanova, J. L., «Human Genetic Basis of Interindividual Variability in the Course of Infection», Proc. Natl Acad. Sci. USA, 112, 51 (2015), E7118-E7127.

Casanova, J. L., Abel, L., «The Human Model: A Genetic Dissection of Immunity to Infection in Natural Conditions», Nat. Rev. Immunol., 4, 1 (2004), p. 55–66.

Casanova, J. L., Abel, L., «Inborn Errors of Immunity to Infection: The Rule Rather Than the Exception», J. Exp. Med., 202, 2 (2005), p. 197–201.

Casanova, J. L., Abel, L., «Human Genetics of Infectious Diseases: A Unified Theory», Embo. J., 26, 4 (2007), p. 915–922.

Casanova, J. L., Abel, L., «Human Genetics of Infectious Diseases: Unique Insights into Immunological Redundancy», Semin. Immunol., 36 (2018), p. 1–12.

Casanova, J. L., Abel, L., Quintana-Murci, L., «Human Tlrs and Il-1rs in Host Defense: Natural Insights from Evolutionary, Epidemiological, and Clinical Genetics», Annu. Rev. Immunol., 29 (2011), p. 447–91.

Casanova, J. L., Abel, L., Quintana-Murci, L., «Immunology Taught by Human Genetics», Cold Spring Harb. Symp. Quant. Biol., 78 (2013), p. 157–172.

Chaix, R., Cao, C., Donnelly, P., «Is Mate Choice in Humans Mhc-Dependent?», PLoS Genet., 4, 9 (2008), e1000184.

Chapman, S. J., Hill, A. V., «Human Genetic Susceptibility to Infectious Disease», Nat. Rev. Genet., 13, 3 (2012), p. 175–188.

Chimpanzee, Sequencing, and Analysis, Consortium, «Initial Sequence of the Chimpanzee Genome and Comparison with the Human Genome», Nature, 437, 7055 (2005), p. 69–87.

Chitnis, C. E., Miller, L. H., «Identification of the Erythrocyte Binding Domains of Plasmodium Vivax and Plasmodium Knowlesi Proteins Involved in Erythrocyte Invasion», J. Exp. Med., 180, 2 (1994), p. 497–506.

Comas, I., Coscolla, M., Luo, T., Borrell, S., Holt, K. E., Kato-Maeda, M., Parkhill, J., et al., «Out-of-Africa Migration and Neolithic Coexpansion of Mycobacterium Tuberculosis with Modern Humans», Nat. Genet., 45, 10 (2013), p. 1176–1182.

Cooke, G. S., Hill, A. V., «Genetics of Susceptibility to Human Infectious Disease», Nat. Rev. Genet., 2, 12 (2001), p. 967–977.

Dandine-Roulland, C., Laurent, R., Dall’Ara, I., Toupance, B., Chaix, R., «Genomic Evidence for Mhc Disassortative Mating in Humans», Proc. R. Soc. B., 286, 1899 (2019), 20182664.

Daub, J. T., Hofer, T., Cutivet, E., Dupanloup, I., Quintana-Murci, L., Robinson-Rechavi, M., Excoffier, L., «Evidence for Polygenic Adaptation to Pathogens in the Human Genome», Mol. Biol. Evol., 30, 7 (2013), p. 1544–1558.

Dausset, J., «The Hla Adventure», Transplant. Proc., 31, 1–2 (1999), p. 22–24.

Degenhardt, J. D., de Candia, P., Chabot, A., Schwartz, S., Henderson, L., Ling, B., Hunter, M., et al., «Copy Number Variation of Ccl3-Like Genes Affects Rate of Progression to Simian-Aids in Rhesus Macaques (Macaca Mulatta)», PLoS Genet., 5, 1 (2009), e1000346.

Deschamps, M., Laval, G., Fagny, M., Itan, Y., Abel, L., Casanova, J. L., Patin, E., Quintana-Murci, L., «Genomic Signatures of Selective Pressures and Introgression from Archaic Hominins at Human Innate Immunity Genes», Am. J. Hum. Genet., 98, 1 (2016), p. 5–21.

Elvin, S. J., Williamson, E. D., Scott, J. C., Smith, J. N., Perez De Lema, G., Chilla, S., Clapham, P., et al., «Evolutionary Genetics: Ambiguous Role of Ccr5 in Y. Pestis Infection», Nature, 430, 6998 (2004), p. 417.

Enard, D., Depaulis, F., Roest Crollius, H., «Human and Non-Human Primate Genomes Share Hotspots of Positive Selection», PLoS Genet., 6, 2 (2010), e1000840.

Fagny, M., Patin, E., Enard, D., Barreiro, L. B., Quintana-Murci, L., Laval, G., «Exploring the Occurrence of Classic Selective Sweeps in Humans Using Whole-Genome Sequencing Data Sets», Mol. Biol. Evol., 31, 7 (2014), p. 1850–1868.

Ferrer-Admetlla, A., Sikora, M., Laayouni, H., Esteve, A., Roubinet, F., Blancher, A., Calafell, F., Bertranpetit, J., Casals, F., «A Natural History of Fut2 Polymorphism in Humans», Mol. Biol. Evol., 26, 9 (2009), p. 1993–2003.

Fry, A. E., Ghansa, A., Small, K. S., Palma, A., Auburn, S., Diakite, M., Green, A., et al., «Positive Selection of a Cd36 Nonsense Variant in Sub-Saharan Africa, but No Association with Severe Malaria Phenotypes», Hum. Mol. Genet., 18, 14 (2009), p. 2683–2692.

Fumagalli, M., Cagliani, R., Pozzoli, U., Riva, S., Comi, G. P., Menozzi, G., Bresolin, N., Sironi, M., «Widespread Balancing Selection and Pathogen-Driven Selection at Blood Group Antigen Genes», Genome Res., 19, 2 (2009), p. 199–212.

Fumagalli, M., Pozzoli, U., Cagliani, R., Comi, G. P., Bresolin, N., Clerici, M., Sironi, M., «The Landscape of Human Genes Involved in the Immune Response to Parasitic Worms», BMC Evol. Biol., 10 (2010), p. 264.

Fumagalli, M., Pozzoli, U., Cagliani, R., Comi, G. P., Riva, S., Clerici, M., Bresolin, N., Sironi, M., «Parasites Represent a Major Selective Force for Interleukin Genes and Shape the Genetic Predisposition to Autoimmune Conditions», J. Exp. Med., 206, 6 (2009), p. 1395–1408.

Fumagalli, M., Sironi, M., «Human Genome Variability, Natural Selection and Infectious Diseases», Curr. Opin. Immunol., 3 °C (2014), p. 9–16.

Fumagalli, M., Sironi, M., Pozzoli, U., Ferrer-Admetlla, A., Pattini, L., Nielsen, R., «Signatures of Environmental Genetic Adaptation Pinpoint Pathogens as the Main Selective Pressure through Human Evolution», PLoS Genet., 7, 11 (2011), e1002355.

Galvani, A. P., Novembre, J., «The Evolutionary History of the Ccr5-Delta32 Hiv— Resistance Mutation», Microbes Infect., 7, 2 (2005), p. 302–309.

Galvani, A. P., Slatkin, M., «Evaluating Plague and Smallpox as Historical Selective Pressures for the Ccr5-Delta 32 Hiv-Resistance Allele», Proc. Natl Acad. Sci. USA, 100, 25 (2003), p. 15276–15279.

Gomez, F., Hirbo, J., Tishkoff, S. A., «Genetic Variation and Adaptation in Africa: Implications for Human Evolution and Disease», Cold Spring Harb. Perspect. Biol., 6, 7 (2014), a008524.

Gouy, A., Daub, J. T., Excoffier, L., «Detecting Gene Subnetworks under Selection in Biological Pathways», Nucleic Acids Res., 45, 16 (2017), e149.

Gouy, A., Excoffier, L., «Polygenic Patterns of Adaptive Introgression in Modern Humans Are Mainly Shaped by Response to Pathogens», Mol. Biol. Evol., 37, 5 (2020), p. 1420–1433.

Gunalan, K., Lo, E., Hostetler, J. B., Yewhalaw, D., Mu, J., Neafsey, D. E., Yan, G., Miller, L. H., «Role of Plasmodium Vivax Duffy-Binding Protein 1 in Invasion of Duffy-Null Africans», Proc. Natl Acad. Sci. USA, 113, 22 (2016), p. 6271–6276.

Hahn, M. W., Demuth, J. P., Han, S. G., «Accelerated Rate of Gene Gain and Loss in Primates», Genetics, 177, 3 (2007), p. 1941–1949.

Haldane, J. B. S., «Disease and Evolution», Ric. Sci., 19 (Suppl. A) (1949), p. 68–76.

Hamblin, M. T., Thompson, E. E., Di Rienzo, A., «Complex Signatures of Natural Selection at the Duffy Blood Group Locus», Am. J. Hum. Genet., 70, 2 (2002), p. 369–383.

Hill, A. V., «Aspects of Genetic Susceptibility to Human Infectious Diseases», Annu. Rev. Genet., 40 (2006), p. 469–486.

Hodgson, J. A., Pickrell, J. K., Pearson, L. N., Quillen, E. E., Prista, A., Rocha, J., Soodyall, H., Shriver, M. D., Perry, G. H., «Natural Selection for the Duffy-Null Allele in the Recently Admixed People of Madagascar», Proc. Biol. Sci., 281, 1789 (2014), 20140930.

Hutagalung, R., Wilairatana, P., Looareesuwan, S., Brittenham, G. M., Aikawa, M., Gordeuk, V. R., «Influence of Hemoglobin E Trait on the Severity of Falciparum Malaria», J. Infect. Dis., 179, 1 (1999), p. 283–286.

Idaghdour, Y., Quinlan, J., Goulet, J. P., Berghout, J., Gbeha, E., Bruat, V., de Malliard, T., et al., «Evidence for Additive and Interaction Effects of Host Genotype and Infection in Malaria», Proc. Natl Acad. Sci. USA, 109, 42 (2012), p. 16786–16793.

Jallow, M., Teo, Y. Y., Small, K. S., Rockett, K. A., Deloukas, P., Clark, T. G., Kivinen, K., et al., «Genome-Wide and Fine-Resolution Association Analysis of Malaria in West Africa», Nat. Genet., 41, 6 (2009), p. 657–665.

Jin, W., Xu, S., Wang, H., Yu, Y., Shen, Y., Wu, B., Jin, L., «Genome-Wide Detection of Natural Selection in African Americans Pre- and Post-Admixture», Genome Res., 22, 3 (2012), p. 519–527.

Joy, D. A., Feng, X., Mu, J., Furuya, T., Chotivanich, K., Krettli, A. U., Ho, M., et al., «Early Origin and Recent Expansion of Plasmodium Falciparum», Science, 300, 5617 (2003), p. 318–321.

Karlsson, E. K., Harris, J. B., Tabrizi, S., Rahman, A., Shlyakhter, I., Patterson, N., O’Dushlaine, C., et al., «Natural Selection in a Bangladeshi Population from the Cholera-Endemic Ganges River Delta», Sci. Transl Med., 5, 192 (2013), 192ra86.

Karlsson, E. K., Kwiatkowski, D. P., Sabeti, P. C., «Natural Selection and Infectious Disease in Human Populations», Nat. Rev. Genet., 15, 6 (2014), p. 379–393.

Keele, B. F., Jones, J. H., Terio, K. A., Estes, J. D., Rudicell, R. S., Wilson, M. L., Li, Y., et al., «Increased Mortality and Aids-Like Immunopathology in Wild Chimpanzees Infected with Sivcpz», Nature, 460, 7254 (2009), p. 515–519.

Kerner, G., Laval, G., Patin, E., Boisson-Dupuis, S., Abel, L., Casanova, J. L., Quintana-Murci, L., «Human Ancient DNA Analyses Reveal the High Burden of Tuberculosis in Europeans over the Last 2,000 Years», Am. J. Hum. Genet., 108, 3 (2021), p. 517–524.

Kerner, G., Patin, E., Quintana-Murci, L., «New Insights into Human Immunity from Ancient Genomics», Curr. Opin. Immunol., 72 (2021), p. 116–125.

Kerner, G., Ramirez-Alejo, N., Seeleuthner, Y., Yang, R., Ogishi, M., Cobat, A., Patin, E., et al., «Homozygosity for Tyk2 P1104a Underlies Tuberculosis in About 1 % of Patients in a Cohort of European Ancestry», Proc. Natl Acad. Sci. USA, 116, 21 (2019), p. 10430–10434.

Klein, J., Satta, Y., O’HUigin, C., Takahata, N., «The Molecular Descent of the Major Histocompatibility Complex», Annu. Rev. Immunol., 11 (1993), p. 269–295.

Koda, Y., Tachida, H., Pang, H., Liu, Y., Soejima, M., Ghaderi, A. A., Takenaka, O., Kimura, H., «Contrasting Patterns of Polymorphisms at the Abo-Secretor Gene (Fut2) and Plasma Alpha(1,3)Fucosyltransferase Gene (Fut6) in Human Populations», Genetics, 158, 2 (2001), p. 747–756.

Kulkarni, S., Martin, M. P., Carrington, M., «The Yin and Yang of Hla and Kir in Human Disease», Semin. Immunol., 20, 6 (2008), p. 343–352.

Kwiatkowski, D. P., «How Malaria Has Affected the Human Genome and What Human Genetics Can Teach Us About Malaria», Am. J. Hum. Genet., 77, 2 (2005), p. 171–192.

Laayouni, H., Oosting, M., Luisi, P., Ioana, M., Alonso, S., Ricano-Ponce, I., Trynka, G., et al., «Convergent Evolution in European and Rroma Populations Reveals Pressure Exerted by Plague on Toll-Like Receptors», Proc. Natl Acad. Sci. USA, 111, 7 (2014), p. 2668–2673.

Lalani, A. S., Masters, J., Zeng, W., Barrett, J., Pannu, R., Everett, H., Arendt, C. W., McFadden, G., «Use of Chemokine Receptors by Poxviruses», Science, 286, 5446 (1999), p. 1968–1971.

Laso-Jadart, R., Harmant, C., Quach, H., Zidane, N., Tyler-Smith, C., Mehdi, Q., Ayub, Q., Quintana-Murci, L., Patin, E., «The Genetic Legacy of the Indian Ocean Slave Trade: Recent Admixture and Post-Admixture Selection in the Makranis of Pakistan», Am. J. Hum. Genet., 101, 6 (2017), p. 977–984.

Laval, G., Peyregne, S., Zidane, N., Harmant, C., Renaud, F., Patin, E., Prugnolle, F., Quintana-Murci, L., «Recent Adaptive Acquisition by African Rainforest Hunter-Gatherers of the Late Pleistocene Sickle-Cell Mutation Suggests Past Differences in Malaria Exposure», Am. J. Hum. Genet., 104, 3 (2019), p. 553–561.

Leffler, E. M., Gao, Z., Pfeifer, S., Segurel, L., Auton, A., Venn, O., Bowden, R., et al., «Multiple Instances of Ancient Balancing Selection Shared between Humans and Chimpanzees», Science, 339, 6127 (2013), p. 1578–1582.

Libert, F., Cochaux, P., Beckman, G., Samson, M., Aksenova, M., Cao, A., Czeizel, A., et al., «The Deltaccr5 Mutation Conferring Protection against Hiv-1 in Caucasian Populations Has a Single and Recent Origin in Northeastern Europe», Hum. Mol. Genet., 7, 3 (1998), p. 399–406.

Lindesmith, L., Moe, C., Marionneau, S., Ruvoen, N., Jiang, X., Lindblad, L., Stewart, P., LePendu, J., Baric, R., «Human Susceptibility and Resistance to Norwalk Virus Infection», Nat. Med., 9, 5 (2003), p. 548–553.

Lindo, J., Huerta-Sanchez, E., Nakagome, S., Rasmussen, M., Petzelt, B., Mitchell, J., Cybulski, J. S., et al., «A Time Transect of Exomes from a Native American Population before and after European Contact», Nat. Commun., 7 (2016), p. 13175.

Livingstone, F. B., «The Duffy Blood Groups, Vivax Malaria, and Malaria Selection in Human Populations: A Review», Hum. Biol., 56, 3 (1984), p. 413–425.

Lopez, M., Choin, J., Sikora, M., Siddle, K., Harmant, C., Costa, H. A., Silvert, M., et al., «Genomic Evidence for Local Adaptation of Hunter-Gatherers to the African Rainforest», Curr. Biol., 29, 17 (2019), p. 2926–2935, e4.

Louicharoen, C., Patin, E., Paul, R., Nuchprayoon, I., Witoonpanich, B., Peerapittayamongkol, C., Casademont, I., et al., «Positively Selected G6pd-Mahidol Mutation Reduces Plasmodium Vivax Density in Southeast Asians», Science, 326, 5959 (2009), p. 1546–1549.

MacArthur, D. G., Balasubramanian, S., Frankish, A., Huang, N., Morris, J., Walter, K., Jostins, L., et al., «A Systematic Survey of Loss-of-Function Variants in Human Protein-Coding Genes», Science, 335, 6070 (2012), p. 823–828.

Manry, J., Laval, G., Patin, E., Fornarino, S., Itan, Y., Fumagalli, M., Sironi, M., et al., «Evolutionary Genetic Dissection of Human Interferons», J. Exp. Med., 208, 13 (2011), p. 2747–2759.

Martin, M. P., Dean, M., Smith, M. W., Winkler, C., Gerrard, B., Michael, N. L., Lee, B., et al., «Genetic Acceleration of Aids Progression by a Promoter Variant of Ccr5», Science, 282, 5395 (1998), p. 1907–1911.

Mathieson, I., Lazaridis, I., Rohland, N., Mallick, S., Patterson, N., Roodenberg, S. A., Harney, E., et al., «Genome-Wide Patterns of Selection in 230 Ancient Eurasians», Nature, 528, 7583 (2015), p. 499–503.

McManus, K. F., Taravella, A. M., Henn, B. M., Bustamante, C. D., Sikora, M., Cornejo, O. E., «Population Genetic Analysis of the Darc Locus (Duffy) Reveals Adaptation from Standing Variation Associated with Malaria Resistance in Humans», PLoS Genet., 13, 3 (2017), e1006560.

Mecsas, J., Franklin, G., Kuziel, W. A., Brubaker, R. R., Falkow, S., Mosier, D. E., «Evolutionary Genetics: Ccr5 Mutation and Plague Protection», Nature, 427, 6975 (2004), p. 606.

Menard, D., Barnadas, C., Bouchier, C., Henry-Halldin, C., Gray, L. R., Ratsimbasoa, A., Thonier, V., et al., «Plasmodium Vivax Clinical Malaria Is Commonly Observed in Duffy-Negative Malagasy People», Proc. Natl Acad. Sci. USA, 107, 13 (2010), p. 5967–5971.

Michon, P., Woolley, I., Wood, E. M., Kastens, W., Zimmerman, P. A., Adams, J. H., «Duffy-Null Promoter Heterozygosity Reduces Darc Expression and Abrogates Adhesion of the P. Vivax Ligand Required for Blood-Stage Infection», FEBS Lett., 495, 1–2 (2001), p. 111–114.

Modiano, D., Luoni, G., Sirima, B. S., Simpore, J., Verra, F., Konate, A., Rastrelli, E., et al., «Haemoglobin C Protects against Clinical Plasmodium Falciparum Malaria», Nature, 414, 6861 (2001), p. 305–308.

Morens, D. M., Folkers, G. K., Fauci, A. S., «Emerging Infections: A Perpetual Challenge», Lancet Infect. Dis., 8, 11 (2008), p. 710–719.

Network, Malaria Genomic Epidemiology, «Reappraisal of Known Malaria Resistance Loci in a Large Multicenter Study», Nat. Genet., 46, 11 (2014), p. 1197–204.

Novembre, J., Galvani, A. P., Slatkin, M., «The Geographic Spread of the Ccr5 Delta32 Hiv-Resistance Allele», PLoS Biol., 3, 11 (2005), e339.

Ober, C., Weitkamp, L. R., Cox, N., Dytch, H., Kostyu, D., Elias, S., «Hla and Mate Choice in Humans», Am. J. Hum. Genet., 61, 3 (1997), p. 497–504.

O’Brien, S. J., Moore, J. P., «The Effect of Genetic Variation in Chemokines and Their Receptors on Hiv Transmission and Progression to Aids», Immunol. Rev., 177 (2000), p. 99–111.

Ohashi, J., Naka, I., Patarapotikul, J., Hananantachai, H., Brittenham, G., Looareesuwan, S., Clark, A. G., Tokunaga, K., «Extended Linkage Disequilibrium Surrounding the Hemoglobin E Variant Due to Malarial Selection», Am. J. Hum. Genet., 74, 6 (2004), p. 1198–1208.

Olalde, I., Allentoft, M. E., Sanchez-Quinto, F., Santpere, G., Chiang, C. W., DeGiorgio, M., Prado-Martinez, J., et al., «Derived Immune and Ancestral Pigmentation Alleles in a 7,000-Year-Old Mesolithic European», Nature, 507, 7491 (2014), p. 225–228.

Olson, M. V., «When Less Is More: Gene Loss as an Engine of Evolutionary Change», Am. J. Hum. Genet., 64, 1 (1999), p. 18–23.

Parkes, M., Cortes, A., Van Heel, D. A., Brown, M. A., «Genetic Insights into Common Pathways and Complex Relationships among Immune-Mediated Diseases», Nat. Rev. Genet., 14, 9 (2013), p. 661–673.

Perry, G. H., Yang, F., Marques-Bonet, T., Murphy, C., Fitzgerald, T., Lee, A. S., Hyland, C., et al., «Copy Number Variation and Evolution in Humans and Chimpanzees», Genome Res., 18, 11 (2008), p. 1698–1710.

Pierron, D., Heiske, M., Razafindrazaka, H., Pereda-Loth, V., Sanchez, J., Alva, O., Arachiche, A., et al., «Strong Selection During the Last Millennium for African Ancestry in the Admixed Population of Madagascar», Nat. Commun., 9, 1 (2018), p. 932.

Prugnolle, F., Manica, A., Charpentier, M., Guegan, J. F., Guernier, V., Balloux, F., «Pathogen-Driven Selection and Worldwide Hla Class I Diversity», Curr. Biol., 15, 11 (2005), p. 1022–1027.

Quach, H., Quintana-Murci, L., «Living in an Adaptive World: Genomic Dissection of the Genus Homo and Its Immune Response», J. Exp. Med., 214, 4 (2017), p. 877–894.

Quintana-Murci, L., «Human Immunology through the Lens of Evolutionary Genetics», Cell, 177, 1 (2019), p. 184–199.

Quintana-Murci, L., Alcais, A., Abel, L., Casanova, J. L., «Immunology in Natura: Clinical, Epidemiological and Evolutionary Genetics of Infectious Diseases», Nat. Immunol., 8, 11 (2007), p. 1165–1171.

Quintana-Murci, L., Barreiro, L. B., «The Role Played by Natural Selection on Mendelian Traits in Humans», Ann. NY Acad. Sci., 1214 (2010), p. 1–17.

Quintana-Murci, L., Clark, A. G., «Population Genetic Tools for Dissecting Innate Immunity in Humans», Nat. Rev. Immunol., 13, 4 (2013), p. 280–293.

Rajagopalan, S., Long, E. O., «Understanding How Combinations of Hla and Kir Genes Influence Disease», J. Exp. Med., 201, 7 (2005), p. 1025–1029.

Ruwende, C., Hill, A., «Glucose-6-Phosphate Dehydrogenase Deficiency and Malaria», J. Mol. Med., 76, 8 (1998), p. 581–588.

Ruwende, C., Khoo, S. C., Snow, R. W., Yates, S. N., Kwiatkowski, D., Gupta, S., Warn, P., et al., «Natural Selection of Hemi- and Heterozygotes for G6pd Deficiency in Africa by Resistance to Severe Malaria», Nature, 376, 6537 (1995), p. 246–249.

Ryan, J. R., Stoute, J. A., Amon, J., Dunton, R. F., Mtalib, R., Koros, J., Owour, B., et al., «Evidence for Transmission of Plasmodium Vivax among a Duffy Antigen Negative Population in Western Kenya», The American Journal of Tropical Medicine and Hygiene, 75, 4 (2006), p. 575–581.

Sabeti, P. C., Walsh, E., Schaffner, S. F., Varilly, P., Fry, B., Hutcheson, H. B., Cullen, M., et al., «The Case for Selection at Ccr5-Delta32», PLoS Biol., 3, 11 (2005), e378.

Sabeti, P., Usen, S., Farhadian, S., Jallow, M., Doherty, T., Newport, M., Pinder, M., Ward, R., Kwiatkowski, D., «Cd40l Association with Protection from Severe Malaria», Genes Immun., 3, 5 (2002), p. 286–291.

Sanz, J., Randolph, H. E., Barreiro, L. B., «Genetic and Evolutionary Determinants of Human Population Variation in Immune Responses», Curr. Opin. Genet. Dev., 53 (2018), p. 28–35.

Segurel, L., Gao, Z., Przeworski, M., «Ancestry Runs Deeper Than Blood: The Evolutionary History of Abo Points to Cryptic Variation of Functional Importance», Bioessays, 35, 10 (2013), p. 862–867.

Segurel, L., Quintana-Murci, L., «Preserving Immune Diversity through Ancient Inheritance and Admixture», Curr. Opin. Immunol., 3 °C (2014), p. 79–84.

Segurel, L., Thompson, E. E., Flutre, T., Lovstad, J., Venkat, A., Margulis, S. W., Moyse, J., et al., «The Abo Blood Group Is a Trans-Species Polymorphism in Primates», Proc. Natl Acad. Sci. USA, 109, 45 (2012), p. 18493–18498.

Sharp, P. M., Shaw, G. M., Hahn, B. H., «Simian Immunodeficiency Virus Infection of Chimpanzees», J. Virol., 79, 7 (2005), p. 3891–3902.

Siddle, K. J., Quintana-Murci, L., «The Red Queen’s Long Race: Human Adaptation to Pathogen Pressure», Curr. Opin. Genet. Dev., 29 (2014), p. 31–38.

Single, R. M., Martin, M. P., Gao, X., Meyer, D., Yeager, M., Kidd, J. R., Kidd, K. K., Carrington, M., «Global Diversity and Evidence for Coevolution of Kir and Hla», Nat. Genet., 39, 9 (2007), p. 1114–1119.

Stephens, J. C., Reich, D. E., Goldstein, D. B., Shin, H. D., Smith, M. W., Carrington, M., Winkler, C., et al., «Dating the Origin of the Ccr5-Delta32 Aids-Resistance Allele by the Coalescence of Haplotypes», Am. J. Hum. Genet., 62, 6 (1998), p. 1507–1515.

Thorven, M., Grahn, A., Hedlund, K. O., Johansson, H., Wahlfrid, C., Larson, G., Svensson, L., «A Homozygous Nonsense Mutation (428g—>a) in the Human Secretor (Fut2) Gene Provides Resistance to Symptomatic Norovirus (Ggii) Infections», J. Virol., 79, 24 (2005), p. 15351–15355.

Tishkoff, S. A., Varkonyi, R., Cahinhinan, N., Abbes, S., Argyropoulos, G., Destro-Bisol, G., Drousiotou, A., et al., «Haplotype Diversity and Linkage Disequilibrium at Human G6pd: Recent Origin of Alleles That Confer Malarial Resistance», Science, 293, 5529 (2001), p. 455–462.

Tournamille, C., Colin, Y., Cartron, J. P., Le Van Kim, C., «Disruption of a Gata Motif in the Duffy Gene Promoter Abolishes Erythroid Gene Expression in Duffy-Negative Individuals», Nat. Genet., 10, 2 (1995), p. 224–228.

Van Valen, L., «A New Evolutionary Law», Evolutionary Theory, 1 (1973), p. 1–30.

Varki, A., «A Chimpanzee Genome Project Is a Biomedical Imperative», Genome Res., 10, 8 (2000), p. 1065–1070.

Varki, A., Altheide, T. K., «Comparing the Human and Chimpanzee Genomes: Searching for Needles in a Haystack», Genome Res., 15, 12 (2005), p. 1746–1758.

Vasseur, E., Boniotto, M., Patin, E., Laval, G., Quach, H., Manry, J., Crouau-Roy, B., Quintana-Murci, L., «The Evolutionary Landscape of Cytosolic Microbial Sensors in Humans», Am. J. Hum. Genet., 91, 1 (2012), p. 27–37.

Vasseur, E., Patin, E., Laval, G., Pajon, S., Fornarino, S., Crouau-Roy, B., Quintana-Murci, L., «The Selective Footprints of Viral Pressures at the Human Rig-I–Like Receptor Family», Hum. Mol. Genet., 20, 22 (2011), p. 4462–4474.

Verdu, P., Barreiro, L. B., Patin, E., Gessain, A., Cassar, O., Kidd, J. R., Kidd, K. K., et al., «Evolutionary Insights into the High Worldwide Prevalence of Mbl2 Deficiency Alleles», Hum. Mol. Genet., 15, 17 (2006), p. 2650–2658.

Walsh, E. C., Sabeti, P., Hutcheson, H. B., Fry, B., Schaffner, S. F., de Bakker, P. I., Varilly, P., et al., «Searching for Signals of Evolutionary Selection in 168 Genes Related to Immune Function», Hum. Genet., 119, 1–2 (2006), p. 92–102.

Wang, X., Grus, W. E., Zhang, J., «Gene Losses During Human Origins», PLoS Biol., 4, 3 (2006), e52.

Wedekind, C., Seebeck, T., Bettens, F., Paepke, A. J., «Mhc-Dependent Mate Preferences in Humans», Proc. Biol. Sci., 260, 1359 (1995), p. 245–249.

Wooding, S., Stone, A. C., Dunn, D. M., Mummidi, S., Jorde, L. B., Weiss, R. K., Ahuja, S., Bamshad, M. J., «Contrasting Effects of Natural Selection on Human and Chimpanzee Cc Chemokine Receptor 5», Am. J. Hum. Genet., 76, 2 (2005), p. 291–301.

Xue, Y., Daly, A., Yngvadottir, B., Liu, M., Coop, G., Kim, Y., Sabeti, P., et al., «Spread of an Inactive Form of Caspase-12 in Humans Is Due to Recent Positive Selection», Am. J. Hum. Genet., 78, 4 (2006), p. 659–670.

Zhernakova, A., Elbers, C. C., Ferwerda, B., Romanos, J., Trynka, G., Dubois, P. C., de Kovel, C. G., et al., «Evolutionary and Functional Analysis of Celiac Risk Loci Reveals Sh2b3 as a Protective Factor against Bacterial Infection», Am. J. Hum. Genet., 86, 6 (2010), p. 970–977.

Часть V. Гибридизация, культура и медицина

Abi-Rached, L., Jobin, M. J., Kulkarni, S., McWhinnie, A., Dalva, K., Gragert, L., Babrzadeh, F., et al., «The Shaping of Modern Human Immune Systems by Multiregional Admixture with Archaic Humans», Science, 334, 6052 (2011), p. 89–94.

Adhikari, K., Chacon-Duque, J. C., Mendoza-Revilla, J., Fuentes-Guajardo, M., Ruiz-Linares, A., «The Genetic Diversity of the Americas», Annu. Rev. Genomics Hum. Genet., 18 (2017), p. 277–296.

Aime, C., Laval, G., Patin, E., Verdu, P., Segurel, L., Chaix, R., Hegay, T., et al., «Human Genetic Data Reveal Contrasting Demographic Patterns between Sedentary and Nomadic Populations That Predate the Emergence of Farming», Mol. Biol. Evol., 30, 12 (2013), p. 2629–2644.

Albert, F. W., Kruglyak, L., «The Role of Regulatory Variation in Complex Traits and Disease», Nat. Rev. Genet., 16, 4 (2015), p. 197–212.

Ammerman, A. J., Cavalli-Sforza, L. L., The Neolithic Transition and the Genetics of Populations in Europe, Princeton, Princeton University Press, 1984.

Bach, J. F., «The Effect of Infections on Susceptibility to Autoimmune and Allergic Diseases», N. Engl. J. Med., 347, 12 (2002), p. 911–920.

Bamshad, M. J., Watkins, W. S., Dixon, M. E., Jorde, L. B., Rao, B. B., Naidu, J. M., Prasad, B. V., Rasanayagam, A., Hammer, M. F., «Female Gene Flow Stratifies Hindu Castes», Nature, 395, 6703 (1998), p. 651–652.

Bastard, P., Rosen, L. B., Zhang, Q., Michailidis, E., Hoffmann, H. H., Zhang, Y., Dorgham, K., et al., «Autoantibodies against Type I Ifns in Patients with Life-Threatening COVID-19», Science, 370, 6515 (2020).

Bell, J. T., Pai, A. A., Pickrell, J. K., Gaffney, D. J., Pique-Regi, R., Degner, J. F., Gilad, Y., Pritchard, J. K., «DNA Methylation Patterns Associate with Genetic and Gene Expression Variation in Hapmap Cell Lines», Genome Biol, 12, 1 (2011), R10.

Bergman, Y., Cedar, H., «DNA Methylation Dynamics in Health and Disease», Nat. Struct. Mol. Biol., 20, 3 (2013), p. 274–281.

Bonder, M. J., Luijk, R., Zhernakova, D. V., Moed, M., Deelen, P., Vermaat, M., Van Iterson, M., et al., «Disease Variants Alter Transcription Factor Levels and Methylation of Their Binding Sites», Nat. Genet., 49, 1 (2017), p. 131–138.

Browning, S. R., Browning, B. L., Zhou, Y., Tucci, S., Akey, J. M., «Analysis of Human Sequence Data Reveals Two Pulses of Archaic Denisovan Admixture», Cell, 173, 1 (2018), p. 53–61, e9.

Bryc, K., Auton, A., Nelson, M. R., Oksenberg, J. R., Hauser, S. L., Williams, S., Froment, A., et al., «Genome-Wide Patterns of Population Structure and Admixture in West Africans and African Americans», Proc. Natl Acad. Sci. USA, 107, 2 (2010), p. 786–791.

Busby, G. B., Band, G., Si Le, Q., Jallow, M., Bougama, E., Mangano, V. D., Amenga-Etego, L. N., et al., «Admixture into and within Sub-Saharan Africa», Elife, 5 (2016).

Buzbas, E. O., Verdu, P., «Inference on Admixture Fractions in a Mechanistic Model of Recurrent Admixture», Theor. Popul. Biol., 122 (2018), p. 149–157.

Carja, O., MacIsaac, J. L., Mah, S. M., Henn, B. M., Kobor, M. S., Feldman, M. W., Fraser, H. B., «Worldwide Patterns of Human Epigenetic Variation», Nat. Ecol. Evol., 1, 10 (2017), p. 1577–1583.

Cavalli, G., Heard, E., «Advances in Epigenetics Link Genetics to the Environment and Disease», Nature, 571, 7766 (2019), p. 489–499.

Cavalli-Sforza, L. L., Menozzi, P., Piazza, A., The History and Geography of Human Genes, Princeton, Princeton University Press, 1994.

Chacon-Duque, J. C., Adhikari, K., Avendano, E., Campo, O., Ramirez, R., Rojas, W., Ruiz-Linares, A., Restrepo, B. N., Bedoya, G., «African Genetic Ancestry Is Associated with a Protective Effect on Dengue Severity in Colombian Populations», Infect. Genet. Evol., 27 (2014), p. 89–95.

Chaix, R., Austerlitz, F., Khegay, T., Jacquesson, S., Hammer, M. F., Heyer, E., Quintana-Murci, L., «The Genetic or Mythical Ancestry of Descent Groups: Lessons from the Y Chromosome», Am. J. Hum. Genet., 75, 6 (2004), p. 1113–1116.

Chen, L., Ge, B., Casale, F. P., Vasquez, L., Kwan, T., Garrido-Martin, D., Watt, S., et al., «Genetic Drivers of Epigenetic and Transcriptional Variation in Human Immune Cells», Cell, 167, 5 (2016), p. 1398–1414, e24.

Choin, J., Mendoza-Revilla, J., Arauna, L. R., Cuadros-Espinoza, S., Cassar, O., Larena, M., Ko, A. M., et al., «Genomic Insights into Population History and Biological Adaptation in Oceania», Nature, 592, 7855 (2021), p. 583–589.

Dannemann, M., Andres, A. M., Kelso, J., «Introgression of Neandertal- and Denisovan-Like Haplotypes Contributes to Adaptive Variation in Human Toll-Like Receptors», Am. J. Hum. Genet., 98, 1 (2016), p. 22–33.

Dannemann, M., Kelso, J., «The Contribution of Neanderthals to Phenotypic Variation in Modern Humans», Am. J. Hum. Genet., 101, 4 (2017), p. 578–589.

Dannemann, M., Prufer, K., Kelso, J., «Functional Implications of Neandertal Introgression in Modern Humans», Genome Biol., 18, 1 (2017), p. 61.

Dannemann, M., Racimo, F., «Something Old, Something Borrowed: Admixture and Adaptation in Human Evolution», Curr. Opin. Genet. Dev., 53 (2018), p. 1–8.

Dermitzakis, E. T., «Cellular Genomics for Complex Traits», Nat. Rev. Genet., 13, 3 (2012), p. 215–220.

Deschamps, M., Laval, G., Fagny, M., Itan, Y., Abel, L., Casanova, J. L., Patin, E., Quintana-Murci, L., «Genomic Signatures of Selective Pressures and Introgression from Archaic Hominins at Human Innate Immunity Genes», Am. J. Hum. Genet., 98, 1 (2016), p. 5–21.

Dobzhansky, T. H., «Nothing in Biology Makes Sense except in the Light of Evolution», American Biology Teacher, 35 (1973), p. 125–129.

Duffy, D., Rouilly, V., Libri, V., Hasan, M., Beitz, B., David, M., Urrutia, A., et al., «Functional Analysis Via Standardized Whole-Blood Stimulation Systems Defines the Boundaries of a Healthy Immune Response to Complex Stimuli», Immunity, 40, 3 (2014), p. 436–450.

Enard, D., Cai, L., Gwennap, C., Petrov, D. A., «Viruses Are a Dominant Driver of Protein Adaptation in Mammals», Elife, 5 (2016), e12469.

Enard, D., Petrov, D. A., «Evidence That Rna Viruses Drove Adaptive Introgression between Neanderthals and Modern Humans», Cell, 175, 2 (2018), p. 360–371, e13.

Fagny, M., Patin, E., MacIsaac, J. L., Rotival, M., Flutre, T., Jones, M. J., Siddle, K. J., et al., «The Epigenomic Landscape of African Rainforest Hunter-Gatherers and Farmers», Nat. Commun., 6 (2015), p. 10047.

Fairfax, B. P., Humburg, P., Makino, S., Naranbhai, V., Wong, D., Lau, E., Jostins, L., et al., «Innate Immune Activity Conditions the Effect of Regulatory Variants Upon Monocyte Gene Expression», Science, 343, 6175 (2014), 1246949.

Fairfax, B. P., Knight, J. C., «Genetics of Gene Expression in Immunity to Infection», Curr. Opin. Immunol., 30 (2014), p. 63–71.

Feil, R., Fraga, M. F., «Epigenetics and the Environment: Emerging Patterns and Implications», Nat. Rev. Genet., 13, 2 (2011), p. 97–109.

Fortes-Lima, C., Laurent, R., Thouzeau, V., Toupance, B., Verdu, P., «Complex Genetic Admixture Histories Reconstructed with Approximate Bayesian Computations», Mol. Ecol. Resour., 21 (2021), p. 1098–1117.

Fraser, H. B., Lam, L. L., Neumann, S. M., Kobor, M. S., «Population-Specificity of Human DNA Methylation», Genome Biol., 13, 2 (2012), R8.

Gat-Viks, I., Chevrier, N., Wilentzik, R., Eisenhaure, T., Raychowdhury, R., Steuerman, Y., Shalek, A. K., et al., «Deciphering Molecular Circuits from Genetic Variation Underlying Transcriptional Responsiveness to Stimuli», Nat. Biotechnol., 31, 4 (2013), p. 342–349.

Gittelman, R. M., Schraiber, J. G., Vernot, B., Mikacenic, C., Wurfel, M. M., Akey, J. M., «Archaic Hominin Admixture Facilitated Adaptation to out-of-Africa Environments», Curr. Biol., 26, 24 (2016), p. 3375–3382.

Gopalan, S., Carja, O., Fagny, M., Patin, E., Myrick, J. W., McEwen, L. M., Mah, S. M., et al., «Trends in DNA Methylation with Age Replicate across Diverse Human Populations», Genetics, 206, 3 (2017), p. 1659–1674.

Gosling, A. L., Buckley, H. R., Matisoo-Smith, E., Merriman, T. R., «Pacific Populations, Metabolic Disease and “Just-So Stories”: A Critique of the “Thrifty Genotype” Hypothesis in Oceania», Ann Hum. Genet., 79, 6 (2015), p. 470–480.

Gosling, A. L., Matisoo-Smith, E., Merriman, T. R., «Hyperuricaemia in the Pacific: Why the Elevated Serum Urate Levels?», Rheumatol. Int., 34, 6 (2014), p. 743–757.

Haber, M., Doumet-Serhal, C., Scheib, C. L., Xue, Y., Mikulski, R., Martiniano, R., Fischer-Genz, B., et al., «A Transient Pulse of Genetic Admixture from the Crusaders in the near East Identified from Ancient Genome Sequences», Am. J. Hum. Genet., 104, 5 (2019), p. 977–984.

Hammer, M. F., Mendez, F. L., Cox, M. P., Woerner, A. E., Wall, J. D., «Sex-Biased Evolutionary Forces Shape Genomic Patterns of Human Diversity», PLoS Genet., 4, 9 (2008), e1000202.

Harris, K., Nielsen, R., «The Genetic Cost of Neanderthal Introgression», Genetics, 203, 2 (2016), p. 881–891.

Harrison, G. F., Sanz, J., Boulais, J., Mina, M. J., Grenier, J. C., Leng, Y., Dumaine, A., et al., «Natural Selection Contributed to Immunological Differences between Hunter-Gatherers and Agriculturalists», Nat. Ecol. Evol., 3, 8 (2019), p. 1253–1264.

Hedrick, P. W., «Adaptive Introgression in Animals: Examples and Comparison to New Mutation and Standing Variation as Sources of Adaptive Variation», Mol. Ecol., 22, 18 (2013), p. 4606–4618.

Hellenthal, G., Busby, G. B., Band, G., Wilson, J. F., Capelli, C., Falush, D., Myers, S., «A Genetic Atlas of Human Admixture History», Science, 343, 6172 (2014), p. 747–751.

Henn, B. M., Cavalli-Sforza, L. L., Feldman, M. W., «The Great Human Expansion», Proc. Natl Acad. Sci. USA, 109, 44 (2012), p. 17758–17764.

Heyer, E., Chaix, R., Pavard, S., Austerlitz, F., «Sex-Specific Demographic Behaviours That Shape Human Genomic Variation», Mol. Ecol., 21, 3 (2012), p. 597–612.

Heyn, H., Esteller, M., «DNA Methylation Profiling in the Clinic: Applications and Challenges», Nat. Rev. Genet., 13, 10 (2012), p. 679–692.

Heyn, H., Moran, S., Hernando-Herraez, I., Sayols, S., Gomez, A., Sandoval, J., Monk, D., et al., «DNA Methylation Contributes to Natural Human Variation», Genome Res., 23, 9 (2013), p. 1363–1372.

Hodgson, J. A., Pickrell, J. K., Pearson, L. N., Quillen, E. E., Prista, A., Rocha, J., Soodyall, H., Shriver, M. D., Perry, G. H., «Natural Selection for the Duffy-Null Allele in the Recently Admixed People of Madagascar», Proc. Biol. Sci., 281, 1789 (2014), 20140930.

Horvath, S., Gurven, M., Levine, M. E., Trumble, B. C., Kaplan, H., Allayee, H., Ritz, B. R., et al., «An Epigenetic Clock Analysis of Race/Ethnicity, Sex, and Coronary Heart Disease», Genome Biol., 17, 1 (2016), p. 171.

Hudjashov, G., Karafet, T. M., Lawson, D. J., Downey, S., Savina, O., Sudoyo, H., Lansing, J. S., Hammer, M. F., Cox, M. P., «Complex Patterns of Admixture across the Indonesian Archipelago», Mol. Biol. Evol., 34, 10 (2017), p. 2439–2452.

Huerta-Sanchez, E., Jin, X., Asan, Bianba, Z., Peter, B. M., Vinckenbosch, N., Liang, Y., et al., «Altitude Adaptation in Tibetans Caused by Introgression of Denisovan-Like DNA», Nature, 512, 7513 (2014), p. 194–197.

Husquin, L. T., Rotival, M., Fagny, M., Quach, H., Zidane, N., McEwen, L. M., MacIsaac, J. L., et al., «Exploring the Genetic Basis of Human Population Differences in DNA Methylation and Their Causal Impact on Immune Gene Regulation», Genome Biol., 19, 1 (2018), p. 222.

Idaghdour, Y., Czika, W., Shianna, K. V., Lee, S. H., Visscher, P. M., Martin, H. C., Miclaus, K., et al., «Geographical Genomics of Human Leukocyte Gene Expression Variation in Southern Morocco», Nat. Genet., 42, 1 (2010), p. 62–67.

Idaghdour, Y., Storey, J. D., Jadallah, S. J., Gibson, G., «A Genome-Wide Gene Expression Signature of Environmental Geography in Leukocytes of Moroccan Amazighs», PLoS Genet., 4, 4 (2008), e1000052.

Jacobs, G. S., Hudjashov, G., Saag, L., Kusuma, P., Darusallam, C. C., Lawson, D. J., Mondal, M., et al., «Multiple Deeply Divergent Denisovan Ancestries in Papuans», Cell, 177, 4 (2019), p. 1010–1021, e32.

Jeong, C., Balanovsky, O., Lukianova, E., Kahbatkyzy, N., Flegontov, P., Zaporozhchenko, V., Immel, A., et al., «The Genetic History of Admixture across Inner Eurasia», Nat. Ecol. Evol., 3, 6 (2019), p. 966–976.

Jin, W., Xu, S., Wang, H., Yu, Y., Shen, Y., Wu, B., Jin, L., «Genome-Wide Detection of Natural Selection in African Americans Pre— and Post-Admixture», Genome Res., 22, 3 (2012), p. 519–527.

Kaminsky, Z. A., Tang, T., Wang, S. C., Ptak, C., Oh, G. H., Wong, A. H., Feldcamp, L. A., et al., «DNA Methylation Profiles in Monozygotic and Dizygotic Twins», Nat. Genet., 41, 2 (2009), p. 240–245.

Kerner, G., Patin, E., Quintana-Murci, L., «New Insights into Human Immunity from Ancient Genomics», Curr. Opin. Immunol., 72 (2021), p. 116–125.

Kim-Hellmuth, S., Bechheim, M., Putz, B., Mohammadi, P., Nedelec, Y., Giangreco, N., Becker, J., et al., «Genetic Regulatory Effects Modified by Immune Activation Contribute to Autoimmune Disease Associations», Nat. Commun., 8, 1 (2017), p. 266.

Kittler, R., Kayser, M., Stoneking, M., «Molecular Evolution of Pediculus Humanus and the Origin of Clothing», Curr. Biol., 13, 16 (2003), p. 1414–1417.

Kudaravalli, S., Veyrieras, J. B., Stranger, B. E., Dermitzakis, E. T., Pritchard, J. K., «Gene Expression Levels Are a Target of Recent Natural Selection in the Human Genome», Mol. Biol. Evol., 26, 3 (2009), p. 649–658.

Kulis, M., Esteller, M., «DNA Methylation and Cancer», Adv. Genet., 70 (2010), p. 27–56.

Lam, L. L., Emberly, E., Fraser, H. B., Neumann, S. M., Chen, E., Miller, G. E., Kobor, M. S., «Factors Underlying Variable DNA Methylation in a Human Community Cohort», Proc. Natl Acad. Sci. USA, 109, Suppl. 2 (2012), p. 17253–17260.

Laso-Jadart, R., Harmant, C., Quach, H., Zidane, N., Tyler-Smith, C., Mehdi, Q., Ayub, Q., Quintana-Murci, L., Patin, E., «The Genetic Legacy of the Indian Ocean Slave Am. J. Hum. Genet., 101, 6 (2017), p. 977–984.

Laval, G., Peyregne, S., Zidane, N., Harmant, C., Renaud, F., Patin, E., Prugnolle, F., Quintana-Murci, L., «Recent Adaptive Acquisition by African Rainforest Hunter-Gatherers of the Late Pleistocene Sickle-Cell Mutation Suggests Past Differences in Malaria Exposure», Am. J. Hum. Genet., 104, 3 (2019), p. 553–561.

Lazaridis, I., Patterson, N., Mittnik, A., Renaud, G., Mallick, S., Kirsanow, K., Sudmant, P. H., et al., «Ancient Human Genomes Suggest Three Ancestral Populations for Present-Day Europeans», Nature, 513, 7518 (2014), p. 409–413.

Lee, M. N., Ye, C., Villani, A. C., Raj, T., Li, W., Eisenhaure, T. M., Imboywa, S. H., et al., «Common Genetic Variants Modulate Pathogen-Sensing Responses in Human Dendritic Cells», Science, 343, 6175 (2014), 1246980.

Lindo, J., Huerta-Sanchez, E., Nakagome, S., Rasmussen, M., Petzelt, B., Mitchell, J., Cybulski, J. S., et al., «A Time Transect of Exomes from a Native American Population before and after European Contact», Nat. Commun., 7 (2016), p. 13175.

Lipson, M., Loh, P. R., Patterson, N., Moorjani, P., Ko, Y. C., Stoneking, M., Berger, B., Reich, D., «Reconstructing Austronesian Population History in Island Southeast Asia», Nat. Commun., 5 (2014), p. 4689.

Loh, P. R., Lipson, M., Patterson, N., Moorjani, P., Pickrell, J. K., Reich, D., Berger, B., «Inferring Admixture Histories of Human Populations Using Linkage Disequilibrium», Genetics, 193, 4 (2013), p. 1233–1254.

Lokki, A. I., Jarvela, I., Israelsson, E., Maiga, B., Troye-Blomberg, M., Dolo, A., Doumbo, O. K., Meri, S., Holmberg, V., «Lactase Persistence Genotypes and Malaria Susceptibility in Fulani of Mali», Malar. J., 10 (2011), p. 9.

Marchi, N., Mennecier, P., Georges, M., Lafosse, S., Hegay, T., Dorzhu, C., Chichlo, B., Segurel, L., Heyer, E., «Close Inbreeding and Low Genetic Diversity in Inner Asian Human Populations Despite Geographical Exogamy», Scientific Reports, 8, 1 (2018), p. 9397.

Martin, S. H., Jiggins, C. D., «Interpreting the Genomic Landscape of Introgression», Curr. Opin. Genet. Dev., 47 (2017), p. 69–74.

Matisoo-Smith, E., Gosling, A. L., «Walking Backwards into the Future: The Need for a Holistic Evolutionary Approach in Pacific Health Research», Ann. Hum. Biol., 45, 3 (2018), p. 175–187.

McCoy, R. C., Wakefield, J., Akey, J. M., «Impacts of Neanderthal-Introgressed Sequences on the Landscape of Human Gene Expression», Cell, 168, 5 (2017), p. 916–927, e12.

Mendez, F. L., Watkins, J. C., Hammer, M. F., «Global Genetic Variation at Oas1 Provides Evidence of Archaic Admixture in Melanesian Populations», Mol. Biol. Evol., 29, 6 (2012), p. 1513–1520.

Mendez, F. L., Watkins, J. C., Hammer, M. F., «Neandertal Origin of Genetic Variation at the Cluster of Oas Immunity Genes», Mol. Biol. Evol., 30, 4 (2013), p. 798–801.

Minster, R. L., Hawley, N. L., Su, C. T., Sun, G., Kershaw, E. E., Cheng, H., Buhule, O. D., et al., «A Thrifty Variant in Crebrf Strongly Influences Body Mass Index in Samoans», Nat. Genet., 48, 9 (2016), p. 1049–1054.

Montgomery, S. B., Dermitzakis, E. T., «From Expression Qtls to Personalized Transcriptomics», Nat. Rev. Genet., 12, 4 (2011), p. 277–282.

Narang, A., Jha, P., Rawat, V., Mukhopadhyay, A., Dash, D., Basu, A., Mukerji, M., «Recent Admixture in an Indian Population of African Ancestry», Am. J. Hum. Genet., 89, 1 (2011), p. 111–120.

Nedelec, Y., Sanz, J., Baharian, G., Szpiech, Z. A., Pacis, A., Dumaine, A., Grenier, J. C., et al., «Genetic Ancestry and Natural Selection Drive Population Differences in Immune Responses to Pathogens», Cell, 167, 3 (2016), p. 657–669, e21.

Neel, J. V., «Diabetes Mellitus: A “Thrifty” Genotype Rendered Detrimental by “Progress”?», Am. J. Hum. Genet., 14 (1962), p. 353–362.

Nica, A. C., Dermitzakis, E. T., «Expression Quantitative Trait Loci: Present and Future», Philos. Trans. R. Soc. Lond. B. Biol. Sci., 368, 1620 (2013), 20120362.

Ongaro, L., Scliar, M. O., Flores, R., Raveane, A., Marnetto, D., Sarno, S., Gnecchi-Ruscone, G. A., et al., «The Genomic Impact of European Colonization of the Americas», Curr. Biol., 29, 23 (2019), p. 3974–3986, e4.

Oota, H., Settheetham-Ishida, W., Tiwawech, D., Ishida, T., Stoneking, M., «Human Mtdna and Y-Chromosome Variation Is Correlated with Matrilocal Versus Patrilocal Residence», Nat. Genet., 29, 1 (2001), p. 20–21.

Owers, K. A., Sjodin, P., Schlebusch, C. M., Skoglund, P., Soodyall, H., Jakobsson, M., «Adaptation to Infectious Disease Exposure in Indigenous Southern African Populations», Proc. Biol. Sci., 284, 1852 (2017).

Pagani, L., Kivisild, T., Tarekegn, A., Ekong, R., Plaster, C., Gallego Romero, I., Ayub, Q., et al., «Ethiopian Genetic Diversity Reveals Linguistic Stratification and Complex Influences on the Ethiopian Gene Pool», Am. J. Hum. Genet., 91, 1 (2012), p. 83–96.

Patin, E., Hasan, M., Bergstedt, J., Rouilly, V., Libri, V., Urrutia, A., Alanio, C., et al., «Natural Variation in the Parameters of Innate Immune Cells Is Preferentially Driven by Genetic Factors», Nat. Immunol., 19, 3 (2018), p. 302–314.

Patin, E., Lopez, M., Grollemund, R., Verdu, P., Harmant, C., Quach, H., Laval, G., et al., «Dispersals and Genetic Adaptation of Bantu-Speaking Populations in Africa and North America», Science, 356, 6337 (2017), p. 543–546.

Patin, E., Siddle, K. J., Laval, G., Quach, H., Harmant, C., Becker, N., Froment, A., et al., «The Impact of Agricultural Emergence on the Genetic History of African Rainforest Hunter-Gatherers and Agriculturalists», Nat. Commun., 5 (2014), p. 3163.

Patterson, N., Moorjani, P., Luo, Y., Mallick, S., Rohland, N., Zhan, Y., Genschoreck, T., Webster, T., Reich, D., «Ancient Admixture in Human History», Genetics, 192, 3 (2012), p. 1065–1093.

Petersen, D. C., Libiger, O., Tindall, E. A., Hardie, R. A., Hannick, L. I., Glashoff, R. H., Mukerji, M., et al., «Complex Patterns of Genomic Admixture within Southern Africa», PLoS Genet., 9, 3 (2013), e1003309.

Piasecka, B., Duffy, D., Urrutia, A., Quach, H., Patin, E., Posseme, C., Bergstedt, J., et al., «Distinctive Roles of Age, Sex, and Genetics in Shaping Transcriptional Variation of Human Immune Responses to Microbial Challenges», Proc. Natl Acad. Sci. USA, 115, 3 (2018), E488-E497.

Pickrell, J. K., Patterson, N., Barbieri, C., Berthold, F., Gerlach, L., Guldemann, T., Kure, B., et al., «The Genetic Prehistory of Southern Africa», Nat. Commun., 3 (2012), p. 1143.

Pickrell, J. K., Pritchard, J. K., «Inference of Population Splits and Mixtures from Genome-Wide Allele Frequency Data», PLoS Genet., 8, 11 (2012), e1002967.

Pierron, D., Heiske, M., Razafindrazaka, H., Pereda-Loth, V., Sanchez, J., Alva, O., Arachiche, A., et al., «Strong Selection During the Last Millennium for African Ancestry in the Admixed Population of Madagascar», Nat. Commun., 9, 1 (2018), p. 932.

Pierron, D., Heiske, M., Razafindrazaka, H., Rakoto, I., Rabetokotany, N., Ravololomanga, B., Rakotozafy, L. M., et al., «Genomic Landscape of Human Diversity across Madagascar», Proc. Natl Acad. Sci. USA, 114, 32 (2017), E6498-E6506.

Pierron, D., Razafindrazaka, H., Pagani, L., Ricaut, F. X., Antao, T., Capredon, M., Sambo, C., et al., «Genome-Wide Evidence of Austronesian-Bantu Admixture and Cultural Reversion in a Hunter-Gatherer Group of Madagascar», Proc. Natl Acad. Sci. USA, 111, 3 (2014), p. 936–941.

Pugach, I., Matveyev, R., Wollstein, A., Kayser, M., Stoneking, M., «Dating the Age of Admixture Via Wavelet Transform Analysis of Genome-Wide Data», Genome Biol., 12, 2 (2011), R19.

Qin, P., Stoneking, M., «Denisovan Ancestry in East Eurasian and Native American Populations», Mol. Biol. Evol., 32, 10 (2015), p. 2665–2674.

Quach, H., Rotival, M., Pothlichet, J., Loh, Y. E., Dannemann, M., Zidane, N., Laval, G., et al., «Genetic Adaptation and Neandertal Admixture Shaped the Immune System of Human Populations», Cell, 167, 3 (2016), p. 643–656, e17.

Quintana-Murci, L., Harmant, C., Quach, H., Balanovsky, O., Zaporozhchenko, V., Bormans, C., van Helden, P. D., Hoal, E. G., Behar, D. M., «Strong Maternal Khoisan Contribution to the South African Coloured Population: A Case of Gender-Biased Admixture», Am. J. Hum. Genet., 86, 4 (2010), p. 611–620.

Racimo, F., Gokhman, D., Fumagalli, M., Ko, A., Hansen, T., Moltke, I., Albrechtsen, A., et al., «Archaic Adaptive Introgression in Tbx15/Wars2», Mol. Biol. Evol., 34, 3 (2017), p. 509–524.

Racimo, F., Marnetto, D., Huerta-Sanchez, E., «Signatures of Archaic Adaptive Introgression in Present-Day Human Populations», Mol. Biol. Evol., 34, 2 (2017), p. 296–317.

Racimo, F., Sankararaman, S., Nielsen, R., Huerta-Sanchez, E., «Evidence for Archaic Adaptive Introgression in Humans», Nat. Rev. Genet., 16, 6 (2015), p. 359–371.

Racimo, F., Sikora, M., Vander Linden, M., Schroeder, H., Lalueza-Fox, C., «Beyond Broad Strokes: Sociocultural Insights from the Study of Ancient Genomes», Nat. Rev. Genet., 21, 6 (2020), p. 355–366.

Raj, T., Kuchroo, M., Replogle, J. M., Raychaudhuri, S., Stranger, B. E., De Jager, P. L., «Common Risk Alleles for Inflammatory Diseases Are Targets of Recent Positive Selection», Am. J. Hum. Genet., 92, 4 (2013), p. 517–529.

Ranciaro, A., Campbell, M. C., Hirbo, J. B., Ko, W. Y., Froment, A., Anagnostou, P., Kotze, M. J., et al., «Genetic Origins of Lactase Persistence and the Spread of Pastoralism in Africa», Am. J. Hum. Genet., 94, 4 (2014), p. 496–510.

Reich, D., Patterson, N., Kircher, M., Delfin, F., Nandineni, M. R., Pugach, I., Ko, A. M., et al., «Denisova Admixture and the First Modern Human Dispersals into Southeast Asia and Oceania», Am. J. Hum. Genet., 89, 4 (2011), p. 516–528.

Richerson, P. J., Boyd, R., Henrich, J., «Colloquium Paper: Gene-Culture Coevolution in the Age of Genomics», Proc. Natl Acad. Sci. USA, 107, Suppl. 2 (2010), p. 8985–8992.

Rishishwar, L., Conley, A. B., Wigington, C. H., Wang, L., Valderrama-Aguirre, A., Jordan, I. K., «Ancestry, Admixture and Fitness in Colombian Genomes», Sci. Rep., 5 (2015), p. 12376.

Robinson, M. R., Kleinman, A., Graff, M., Vinkhuyzen, A. E., Couper, D., Miller, M. B., Peyrot, W. J., et al., «Genetic Evidence of Assortative Mating in Humans», Nat. Hum. Behav., 1, 1 (2017), p. 0016.

Rotival, M., Quach, H., Quintana-Murci, L., «Defining the Genetic and Evolutionary Architecture of Alternative Splicing in Response to Infection», Nat. Commun., 10, 1 (2019), p. 1671.

Rotival, M., Siddle, K. J., Silvert, M., Pothlichet, J., Quach, H., Quintana-Murci, L., «Population Variation in Mirnas and Isomirs and Their Impact on Human Immunity to Infection», Genome Biol., 21, 1 (2020), p. 187.

Sams, A. J., Dumaine, A., Nedelec, Y., Yotova, V., Alfieri, C., Tanner, J. E., Messer, P. W., Barreiro, L. B., «Adaptively Introgressed Neandertal Haplotype at the Oas Locus Functionally Impacts Innate Immune Responses in Humans», Genome Biol., 17, 1 (2016), p. 246.

Sankararaman, S., Mallick, S., Patterson, N., Reich, D., «The Combined Landscape of Denisovan and Neanderthal Ancestry in Present-Day Humans», Curr. Biol., 26, 9 (2016), p. 1241–1247.

Scepanovic, P., Alanio, C., Hammer, C., Hodel, F., Bergstedt, J., Patin, E., Thorball, C. W., et al., «Human Genetic Variants and Age Are the Strongest Predictors of Humoral Immune Responses to Common Pathogens and Vaccines», Genome Med., 10, 1 (2018), p. 59.

Schlebusch, C. M., Jakobsson, M., «Tales of Human Migration, Admixture, and Selection in Africa», Annu. Rev. Genomics Hum. Genet., 19 (2018), p. 405–428.

Schlebusch, C. M., Skoglund, P., Sjodin, P., Gattepaille, L. M., Hernandez, D., Jay, F., Li, S., et al., «Genomic Variation in Seven Khoisan Groups Reveals Adaptation and Complex African History», Science, 338, 6105 (012), p. 374–379.

Seielstad, M. T., Minch, E., Cavalli-Sforza, L. L., «Genetic Evidence for a Higher Female Migration Rate in Humans», Nat. Genet., 20, 3 (1998), p. 278–280.

Severe Covid, Gwas Group, Ellinghaus, D., Degenhardt, F., Bujanda, L., Buti, M., Albillos, A., Invernizzi, P., et al., «Genomewide Association Study of Severe COVID-19 with Respiratory Failure», N. Engl. J. Med., 383, 16 (2020), p. 1522–1534.

Shah, A. M., Tamang, R., Moorjani, P., Rani, D. S., Govindaraj, P., Kulkarni, G., Bhattacharya, T., et al., «Indian Siddis: African Descendants with Indian Admixture», Am. J. Hum. Genet., 89, 1 (2011), p. 154–161.

Shelton, J. F., Shastri, A. J., Ye, C., Weldon, C. H., Filshtein-Sonmez, T., Coker, D., Symons, A., et al., «Trans-Ancestry Analysis Reveals Genetic and Nongenetic Associations with COVID-19 Susceptibility and Severity», Nat. Genet., 53, 6 (2021), p. 801–808.

Siddle, K. J., Deschamps, M., Tailleux, L., Nedelec, Y., Pothlichet, J., Lugo-Villarino, G., Libri, V., et al., «A Genomic Portrait of the Genetic Architecture and Regulatory Impact of Microrna Expression in Response to Infection», Genome Res., 24, 5 (2014), p. 850–859.

Sierra, B., Triska, P., Soares, P., Garcia, G., Perez, A. B., Aguirre, E., Oliveira, M., et al., «Osbpl10, Rxra and Lipid Metabolism Confer African-Ancestry Protection against Dengue Haemorrhagic Fever in Admixed Cubans», PLoS Pathog., 13, 2 (2017), e1006220.

Simonti, C. N., Vernot, B., Bastarache, L., Bottinger, E., Carrell, D. S., Chisholm, R. L., Crosslin, D. R., et al., «The Phenotypic Legacy of Admixture between Modern Humans and Neandertals», Science, 351, 6274 (2016), p. 737–741.

Sironi, M., Clerici, M., «The Hygiene Hypothesis: An Evolutionary Perspective», Microbes Infect., 12, 6 (2010), p. 421–427.

Skoglund, P., Malmstrom, H., Raghavan, M., Stora, J., Hall, P., Willerslev, E., Gilbert, M. T., Gotherstrom, A., Jakobsson, M., «Origins and Genetic Legacy of Neolithic Farmers and Hunter-Gatherers in Europe», Science, 336, 6080 (2012), p. 466–469.

Skoglund, P., Mathieson, I., «Ancient Genomics of Modern Humans: The First Decade», Annu. Rev. Genomics Hum. Genet., 19 (2018), p. 381–404.

Skoglund, P., Thompson, J. C., Prendergast, M. E., Mittnik, A., Sirak, K., Hajdinjak, M., Salie, T., et al., «Reconstructing Prehistoric African Population Structure», Cell, 171, 1 (2017), p. 59–71, e21.

Smith, M. W., O’Brien, S. J., «Mapping by Admixture Linkage Disequilibrium: Advances, Limitations and Guidelines», Nat. Rev. Genet., 6, 8 (2005), p. 623–632.

Snyder-Mackler, N., Sanz, J., Kohn, J. N., Brinkworth, J. F., Morrow, S., Shaver, A. O., Grenier, J. C., et al., «Social Status Alters Immune Regulation and Response to Infection in Macaques», Science, 354, 6315 (2016), p. 1041–1045.

Snyder-Mackler, N., Sanz, J., Kohn, J. N., Voyles, T., Pique-Regi, R., Wilson, M. E., Barreiro, L. B., Tung, J., «Social Status Alters Chromatin Accessibility and the Gene Regulatory Response to Glucocorticoid Stimulation in Rhesus Macaques», Proc. Natl Acad. Sci. USA (2018).

Souilmi, Y., Lauterbur, M. E., Tobler, R., Huber, C. D., Johar, A. S., Moradi, S. V., Johnston, W. A., et al., «An Ancient Viral Epidemic Involving Host Coronavirus Interacting Genes More Than 20,000 Years Ago in East Asia», Curr. Biol. (2021).

Strachan, D. P., «Hay Fever, Hygiene, and Household Size», BMJ, 299, 6710 (1989), p. 1259–1260.

Stranger, B. E., Montgomery, S. B., Dimas, A. S., Parts, L., Stegle, O., Ingle, C. E., Sekowska, M., et al., «Patterns of Cis Regulatory Variation in Diverse Human Populations», PLoS Genet., 8, 4 (2012), e1002639.

Stranger, B. E., Nica, A. C., Forrest, M. S., Dimas, A., Bird, C. P., Beazley, C., Ingle, C. E., et al., «Population Genomics of Human Gene Expression», Nat. Genet., 39, 10 (2007), p. 1217–1224.

Tang, H., Choudhry, S., Mei, R., Morgan, M., Rodriguez-Cintron, W., Burchard, E. G., Risch, N. J., «Recent Genetic Selection in the Ancestral Admixture of Puerto Ricans», Am. J. Hum. Genet., 81, 3 (2007), p. 626–633.

Thomas, S., Rouilly, V., Patin, E., Alanio, C., Dubois, A., Delval, C., Marquier, L. G., et al., «The Milieu Interieur Study – An Integrative Approach for Study of Human Immunological Variance», Clinical Immunology, 157, 2 (2015), p. 277–293.

Thornton, R., «Aboriginal North American Population and Rates of Decline, Ca. A.D. 1500–1901», Curr. Anthropol., 38 (1997), p. 310–315.

Tung, J., Barreiro, L. B., Johnson, Z. P., Hansen, K. D., Michopoulos, V., Toufexis, D., Michelini, K., Wilson, M.E., Gilad, Y., «Social Environment Is Associated with Gene Regulatory Variation in the Rhesus Macaque Immune System», Proc. Natl Acad. Sci. USA, 109 (2012), p. 6490–6495.

Vattathil, S., Akey, J. M., «Small Amounts of Archaic Admixture Provide Big Insights into Human History», Cell, 163, 2 (2015), p. 281–284.

Verdu, P., Becker, N. S., Froment, A., Georges, M., Grugni, V., Quintana-Murci, L., Hombert, J. M., et al., «Sociocultural Behavior, Sex-Biased Admixture, and Effective Population Sizes in Central African Pygmies and Non-Pygmies», Mol. Biol. Evol., 30, 4 (2013), p. 918–937.

Verdu, P., Pemberton, T. J., Laurent, R., Kemp, B. M., Gonzalez-Oliver, A., Gorodezky, C., Hughes, C. E., et al., «Patterns of Admixture and Population Structure in Native Populations of Northwest North America», PLoS Genet., 10, 8 (2014), e1004530.

Vernot, B., Akey, J. M., «Complex History of Admixture between Modern Humans and Neandertals», Am. J. Hum. Genet., 96, 3 (2015), p. 448–453.

Vernot, B., Tucci, S., Kelso, J., Schraiber, J. G., Wolf, A. B., Gittelman, R. M., Dannemann, M., et al., «Excavating Neandertal and Denisovan DNA from the Genomes of Melanesian Individuals», Science, 352, 6282 (2016), p. 235–239.

Vicente, M., Priehodova, E., Diallo, I., Podgorna, E., Poloni, E. S., Cerny, V., Schlebusch, C. M., «Population History and Genetic Adaptation of the Fulani Nomads: Inferences from Genome-Wide Data and the Lactase Persistence Trait», BMC Genomics, 20, 1 (2019), p. 915.

Webster, T. H., Wilson Sayres, M. A., «Genomic Signatures of Sex-Biased Demography: Progress and Prospects», Curr. Opin. Genet. Dev., 41 (2016), p. 62–71.

Wen, B., Li, H., Lu, D., Song, X., Zhang, F., He, Y., Li, F., et al., «Genetic Evidence Supports Demic Diffusion of Han Culture», Nature, 431, 7006 (2004), p. 302–305.

Zeberg, H., Paabo, S., «A Genomic Region Associated with Protection against Severe COVID-19 Is Inherited from Neandertals», Proc. Natl Acad. Sci. USA, 118, 9 (2021), e2026309118.

Zeberg, H., Paabo, S., «The Major Genetic Risk Factor for Severe COVID-19 Is Inherited from Neanderthals», Nature, 587, 7835 (2020), p. 610–612.

Zhang, Q., Bastard, P., Liu, Z., Le Pen, J., Moncada-Velez, M., Chen, J., Ogishi, M., et al., «Inborn Errors of Type I Ifn Immunity in Patients with Life-Threatening COVID-19», Science, 370, 6515 (2020).

Zhernakova, A., Elbers, C. C., Ferwerda, B., Romanos, J., Trynka, G., Dubois, P. C., de Kovel, C. G., et al., «Evolutionary and Functional Analysis of Celiac Risk Loci Reveals Sh2b3 as a Protective Factor against Bacterial Infection», Am. J. Hum. Genet., 86, 6 (2010), p. 970–777.

Zhou, Q., Zhao, L., Guan, Y., «Strong Selection at Mhc in Mexicans since Admixture», PLoS Genet., 12, 2 (2016), e1005847.

Эпилог

Adhikari, K., Chacon-Duque, J. C., Mendoza-Revilla, J., Fuentes-Guajardo, M., Ruiz-Linares, A., «The Genetic Diversity of the Americas», Annu. Rev. Genomics Hum. Genet., 18 (2017), p. 277–296.

Amariuta, T., Ishigaki, K., Sugishita, H., Ohta, T., Koido, M., Dey, K. K., Matsuda, K., et al., «Improving the Trans-Ancestry Portability of Polygenic Risk Scores by Prioritizing Variants in Predicted Cell-Type-Specific Regulatory Elements», Nat. Genet., 52, 12 (2020), p. 1346–1354.

Boyle, E. A., Li, Y. I., Pritchard, J. K., «An Expanded View of Complex Traits: From Polygenic to Omnigenic», Cell, 169, 7 (2017), p. 1177–1186.

Bycroft, C., Freeman, C., Petkova, D., Band, G., Elliott, L. T., Sharp, K., Motyer, A., et al., «The Uk Biobank Resource with Deep Phenotyping and Genomic Data», Nature, 562, 7726 (2018), p. 203–209.

Cairns, J., Matters of Life and Death, Princeton, Princeton University Press, 1997.

Casanova, J. L., Abel, L., «Inborn Errors of Immunity to Infection: The Rule Rather Than the Exception», J. Exp. Med., 202, 2 (2005), p. 197–201.

Fan, S., Hansen, M. E., Lo, Y., Tishkoff, S. A., «Going Global by Adapting Local: A Review of Recent Human Adaptation», Science, 354, 6308 (2016), p. 54–59.

Ge, D., Fellay, J., Thompson, A. J., Simon, J. S., Shianna, K. V., Urban, T. J., Heinzen, E. L., et al., «Genetic Variation in Il28b Predicts Hepatitis C Treatment-Induced Viral Clearance», Nature, 461, 7262 (2009), p. 399–401.

Kerner, G., Patin, E., Quintana-Murci, L., «New Insights into Human Immunity from Ancient Genomics», Curr. Opin. Immunol., 72 (2021), p. 116–125.

Krausz, C., Quintana-Murci, L., Rajpert-De Meyts, E., Jorgensen, N., Jobling, M. A., Rosser, Z. H., Skakkebaek, N. E., McElreavey, K., «Identification of a Y Chromosome Haplogroup Associated with Reduced Sperm Counts», Hum. Mol. Genet., 10, 18 (2001), p. 1873–1877.

Martin, A. R., Gignoux, C. R., Walters, R. K., Wojcik, G. L., Neale, B. M., Gravel, S., Daly, M. J., Bustamante, C. D., Kenny, E. E., «Human Demographic History Impacts Genetic Risk Prediction across Diverse Populations», Am. J. Hum. Genet., 100, 4 (2017), p. 635–649.

Martin, A. R., Kanai, M., Kamatani, Y., Okada, Y., Neale, B. M., Daly, M. J., «Clinical Use of Current Polygenic Risk Scores May Exacerbate Health Disparities», Nat. Genet., 51, 4 (2019), p. 584–591.

Mostafavi, H., Berisa, T., Day, F. R., Perry, J. R. B., Przeworski, M., Pickrell, J. K., «Identifying Genetic Variants That Affect Viability in Large Cohorts», PLoS Biol., 15, 9 (2017), e2002458.

Ochi, H., Maekawa, T., Abe, H., Hayashida, Y., Nakano, R., Imamura, M., Hiraga, N., et al., «Il-28b Predicts Response to Chronic Hepatitis C Therapy – Fine-Mapping and Replication Study in Asian Populations», J. Gen. Virol., 92, Pt 5 (2011), p. 1071–1081.

Pizzol, D., Foresta, C., Garolla, A., Demurtas, J., Trott, M., Bertoldo, A., Smith, L., «Pollutants and Sperm Quality: A Systematic Review and Meta-Analysis», Environ. Sci. Pollut. Res. Int., 28, 4 (2021), p. 4095–40103.

Quintana-Murci, L., «Human Immunology through the Lens of Evolutionary Genetics», Cell, 177, 1 (2019), p. 184–199.

Sirugo, G., Williams, S. M., Tishkoff, S. A., «The Missing Diversity in Human Genetic Studies», Cell, 177, 4 (2019), p. 1080.

Thomas, D. L., Thio, C. L., Martin, M. P., Qi, Y., Ge, D., O’Huigin, C., Kidd, J., et al., «Genetic Variation in Il28b and Spontaneous Clearance of Hepatitis C Virus», Nature, 461, 7265 (2009), p. 798–801.

Thomas, S., Rouilly, V., Patin, E., Alanio, C., Dubois, A., Delval, C., Marquier, L. G., et al., «The Milieu Interieur Study – An Integrative Approach for Study of Human Immunological Variance», Clinical Immunology, 157, 2 (2015), p. 277–293.

Torkamani, A., Wineinger, N. E., Topol, E. J., «The Personal and Clinical Utility of Polygenic Risk Scores», Nat. Rev. Genet., 19, 9 (2018), p. 581–590.

Zeberg, H., Paabo, S., «A Genomic Region Associated with Protection against Severe COVID-19 Is Inherited from Neandertals», Proc. Natl Acad. Sci. USA, 118, 9 (2021), e2026309118.

Zeberg, H., Paabo, S., «The Major Genetic Risk Factor for Severe COVID-19 Is Inherited from Neanderthals», Nature, 587, 7835 (2020), p. 610–612.

Примечания

1

Феодосий Григорьевич Добржанский (англ. Theodosius Dobzhansky; 12 [24] января 1900, Немиров, Подольская губерния – 18 декабря 1975, Сан-Джасинто, Калифорния, США) – русский и американский генетик, энтомолог, один из основателей синтетической теории эволюции, дальний правнук русского писателя Ф. М. Достоевского (Прим. перев.).

2

Речь о завершении проекта «Геном человека». (Прим. науч. ред.)

3

Анаксимандр Милетский (611–546 до н. э.) – древнегреческий философ, представитель милетской школы натурфилософии, ученик Фалеса Милетского и учитель Анаксимена. (Прим. науч. ред.)

4

Эмпедокл (ок. 490 до н. э., Агридженто – ок. 430 до н. э.) – древнегреческий философ, врач, государственный деятель, жрец. (Прим. науч. ред.)

5

Дени Дидро (5 октября 1713–31 июля 1784) – французский писатель, философ-просветитель и драматург, основавший «Энциклопедию, или Толковый словарь наук, искусств и ремесел» (1751). (Прим. науч. ред.)

6

Жан-Батист Пьер Антуан де Моне, шевалье де Ламарк (1 августа 1744–18 декабря 1829) – французский ученый-естествоиспытатель. Ламарк стал первым биологом, который попытался создать стройную и целостную теорию эволюции живого мира. (Прим. науч. ред.)

7

Жорж-Луи Леклерк, граф де Бюффон (7 сентября 1707, Монбар, Бургундия – 16 апреля 1788, Париж) – французский натуралист, биолог, математик, естествоиспытатель и писатель XVIII века. Высказал идею о единстве растительного и животного мира. (Прим. науч. ред.)

8

Бенуа де Майе (12 апреля 1656–30 января 1738) – французский дипломат, путешественник и натуралист. (Прим. науч. ред.)

9

Эразм Дарвин (12 декабря 1731–18 апреля 1802) – английский врач, натуралист, изобретатель и поэт. (Прим. науч. ред.)

10

Альфред Рассел Уоллес (8 января 1823, Уэльс – 7 ноября 1913) – британский натуралист, путешественник, географ, биолог и антрополог. (Прим. науч. ред.)

11

Natura non facit saltus (лат. – «природа не делает скачков») – выражение, восходящее к Ж. Тиссо и объясняющее принцип непрерывности в природе, разработкой и обоснованием которого занимался Лейбниц. (Прим. перев.)

12

Готфрид Вильгельм Лейбниц (21 июня (1 июля) 1646–14 ноября 1716) – немецкий философ, логик, математик, механик, физик, юрист, историк, дипломат, изобретатель и языковед. (Прим. науч. ред.)

13

Грегор Иоганн Мендель (нем. Gregor Johann Mendel; 20 июля 1822, Хейнцендорф, Силезия, Австрийская империя – 6 января 1884, Брюнн, Австро-Венгрия) – чешско-австрийский биолог-генетик, монах-августинец, аббат. Основоположник учения о наследственности. (Прим. науч. ред.)

14

Фенотип – совокупность характеристик, присущих индивиду на определенной стадии развития. Фенотип формируется на основе генотипа, при участии ряда факторов внешней среды. (Прим. науч. ред.)

15

Талассемии – это группа врожденных микроцитарных гемолитических анемий, которые характеризуются дефектом синтеза гемоглобина. (Прим. науч. ред.)

16

Дрепаноцитоз (серповидноклеточная анемия) – это наследственная генетическая аномалия строения гемоглобина (переносящий кислород белок, содержащийся в эритроцитах), характеризующаяся наличием эритроцитов серповидной формы (в виде полумесяца) и хронической анемией. (Прим. науч. ред.)

17

Перенос (поток) генов, геноток (англ. gene flow, gene migration) в популяционной генетике – перенос аллелей генов из одной популяции в другую. (Прим. науч. ред.)

18

На русском языке структура «двойного винта» молекулы ДНК получила ошибочное, но ставшее уже традиционным название «двойной спирали», которое и будет использоваться далее в тексте. (Прим. перев.)

19

Комплементарность в химии, молекулярной биологии и генетике – взаимное соответствие биологических молекул, обеспечивающее образование связей между взаимодополняющими (комплементарными) фрагментами молекул или их структурных фрагментов. (Прим. науч. ред.)

20

Секвенирование – получение информации о последовательности ДНК, РНК или белков. (Прим. науч. ред.)

21

Рекомбинация – перераспределение генетического материала. (Прим. науч. ред.)

22

Аллель – это вариант определенного гена: каждый ген, по сути, может иметь много «версий», которые оказывают разное действие, как в случае цвета глаз, например. (Прим. автора)

23

Репарация (от лат. reparatio – восстановление) – особая функция клеток, заключающаяся в способности исправлять повреждения и разрывы в молекулах ДНК. (Прим. науч. ред.)

24

Эукариотические организмы, или эукариоты, – живые организмы, клетки которых содержат ядро. Эукариотами, в частности, являются животные, грибы и растения. (Прим. перев.)

25

Речь о так называемой «постгеномной эре». (Прим. науч. ред.)

26

Next Generation Sequencing (NGS). (Прим. перев.)

27

Проект «ХэпМэп» («HapMap», сокращение от англ. «Haplotype Map» – «карта гаплотипа») был направлен на разработку карты гаплотипа генома человека с целью описания общих закономерностей наследственной генетической изменчивости людей. Карта гаплотипа используется, чтобы найти генетические варианты, влияющие на здоровье, болезнь и реакции на лекарственные препараты и факторы окружающей среды. (Прим. перев.)

28

Задачей проекта «1000 геномов» являлось упорядочение геномов примерно 2500 человек с целью создания подробного каталога генетических вариантов человека. (Прим. перев.)

29

Служащей образцом. (Прим. науч. ред.)

30

Кодон – единица генетического кода, тройка нуклеотидных остатков (триплет) в ДНК или РНК, обычно кодирующих включение одной аминокислоты. Последовательность кодонов в гене определяет последовательность аминокислот в полипептидной цепи белка, кодируемого этим геном. (Прим. перев.)

31

Дозой гена называется количество копий данного гена в расчете на ядро одной клетки. (Прим. перев.)

32

Также называются «транспозоны». (Прим. науч. ред.)

33

Гетерозиготное состояние – это состояние, при котором одна копия гена «работает», обеспечивая нормальную функцию, а вторая копия гена «не работает» по причине возникшей в нем поломки (мутации). (Прим. перев.)

34

Филогенез – эволюционное развитие. (Прим. науч. ред.)

35

Кариотип – совокупность признаков полного набора хромосом в клетках данного биологического вида, данного организма. (Прим. ред.)

36

Фенотип – совокупность характеристик, присущих индивиду на определенной стадии развития. Фенотип формируется на основе генотипа, при участии ряда факторов внешней среды. (Прим. науч. ред.)

37

Коллеж де Франс – парижское учебно-исследовательское учреждение, имеющее особое значение для интеллектуальной жизни французского общества. Звание профессора Коллеж де Франс считается одним из самых высших отличий в области французского высшего образования. Профессором Коллеж де Франс является и сам автор книги Луис Кинтана-Мурси. (Прим. перев.)

38

Франсуа Бернье (25 сентября 1620 – 22 сентября 1688) – французский врач и философ, путешественник и писатель. (Прим. науч. ред.)

39

Карл Линней – натуралист, создатель единой системы классификации растительного и животного мира. (Прим. науч. ред.)

40

Патагонские гиганты – мифическая раса людей, рассказы о которых впервые стали появляться в ранних сообщениях европейцев о тогда еще мало известных им областях и побережье Патагонии. (Прим. науч. ред.)

41

Фрэнсис Гальтон (16 февраля 1822–17 января 1911) – английский исследователь, основоположник евгеники, призванной бороться с явлениями «вырождения» человека. (Прим. науч. ред.)

42

Французское название: La Fondation Jean-Dausset-CEPH (Centre d’étude du polymorphisme humain). (Прим. перев.)

43

Панельное исследование является статистическим методом, широко используемым в социальных науках, эпидемиологии и т. д., который имеет дело с двумя измерениями так называемых панельных данных. Их собирают за определенное время у одних и тех же групп людей или индивидов и затем строят регрессию в этих двух измерениях. (Прим. науч. ред.)

44

Иммортализация – получение стабильной, способной к неограниченному размножению («бессмертной») клеточной линии из клеток с ограниченным временем жизни в культуре. (Прим. перев.)

45

Ричард Чарлз Левонтин – американский биолог, генетик и общественный деятель. (Прим. науч. ред.)

46

Science («Наука») – журнал Американской ассоциации содействия развитию науки (англ. The American Association for the Advancement of Science); наряду с журналом Nature («Природа») считается одним из самых авторитетных научных журналов мира. (Прим. перев.)

47

Equus quagga quagga. (Прим. науч. ред.)

48

Происходит после гибели организма (лат. post mortem – после смерти). (Прим. науч. ред.)

49

«Современный человек», или «человек современного типа» (другие названия – Homo sapiens sapiens, неоантроп) – в палеоантропологии обобщенное название отдельных членов вида Homo sapiens, чья внешность соответствует совокупности фенотипов современного человека, в противопоставление вымершим видам рода Homo. Это разделение особенно актуально для периодов времени и регионов, в которых люди современного типа и древние виды и подвиды людей существовали вместе.(Прим. перев.)

50

Мезолит, средний каменный век – период между палеолитом и неолитом. (Прим. науч. ред.)

51

Неолит, новокаменный век – период человеческой истории, выделенный Джоном Лаббоком в XIX веке как оппозиция палеолиту внутри каменного века. Характерные черты неолита – каменные шлифованные и просверленные орудия. (Прим. науч. ред.)

52

Интрогрессия – приобретение генов другого вида при межвидовой гибридизации. (Прим. науч. ред.)

53

Что может говорить о прямохождении (Прим. ред.).

54

Промежуточная между шимпанзе и австралопитеками. (Прим. науч. ред.)

55

Графическое изображение этой модели напоминает своими очертаниями канделябр. (Прим. перев.)

56

Французское название: Centre National de la Recherche Scientifique, или сокращенно CNRS (Прим. перев.).

57

Кой-коин – производное от самоназвания этого народа. Прежнее его название – готтентоты (от нидерл. «hottentot» – «заика») было связано с наличием в языке кой-коин щелкающих звуков. В XIX веке это наименование начинает приобретать негативную окраску и ныне считается оскорбительным в Намибии и ЮАР. (Прим. пер.)

58

Прежнее название народа сан – бушмены («люди кустарников»). (Прим. пер.)

59

Сахель – тропический регион саванн в Африке, протянувшийся от Атлантического океана на западе до Красного моря на востоке; он находится ниже Сахары и является своеобразным переходом между ее пустынными ландшафтами и более плодородными территориями южной части Африки. (Прим. перев.)

60

Автохтон – изначальный, коренной обитатель какой-либо местности. (Прим. науч. ред.)

61

Плодородный полумесяц – условное название историко-географического региона на Ближнем Востоке, в котором в зимние месяцы наблюдается повышенное количество осадков. (Прим. перев.)

62

Название «ямная» происходит от характерной черты этой культуры: захоронения умерших в ямах под курганами в положении лежа на спине, с согнутыми коленями. (Прим. перев.)

63

Джон Питер Новембре – вычислительный биолог в Чикагском университете. (Прим. науч. ред.)

64

Два французских города, расстояние между которыми составляет меньше 200 км. (Прим. перев.)

65

Первоначально Сахул объединял нынешние Антарктиду, Австралию, Новую Гвинею и Тасманию. (Прим. науч. ред)

66

Мальта2 – село в Усольском районе Иркутской области. (Прим. науч. ред.)

67

Внутренняя Азия – восточная часть Центральной Азии, в состав которой входит Монголия и сопредельные с ней территории: Алтай, Бурятия, Тува и Восточный Туркестан. (Прим. науч. ред.)

68

Тур Хейердал – норвежский археолог, путешественник и писатель. (Прим. науч. ред.)

69

Гипотеза, связанная с солютрейской культурой – археологической культурой середины позднего палеолита, распространенной на территории Франции и Северной Испании. (Прим. перев.)

70

Десять потерянных колен – племена потомков десяти колен Израиля, которые после гибели Северного Израильского царства попали в ассирийский плен. Исторические сведения о потерянных коленах очень отрывочны, вследствие чего на протяжении многих веков строились теории, предположения и мистификации, связанные с отождествлением потомков потерянных колен среди других народов. (Прим. перев.)

71

Нуклеус – здесь: заготовка; осколок камня, находящийся на промежуточной стадии обработки при производстве каменных орудий. (Прим. перев.)

72

То есть восходящего к древним берингийцам, населявшим Берингию – биогеографическую область, связывавшую северо-восточную Азию и северо-западную Северную Америку. В настоящее время это понятие распространяется на территории, окружающие Берингов пролив; в историческом контексте Берингия также включала в себя сухопутный Берингов, или Берингийский, перешеек, неоднократно соединявший Евразию и Северную Америку в единый суперконтинент (термин «Берингия» для перешейка был предложен в 1937 году шведским географом Эриком Хультеном). (Прим. перев.)

73

Более интенсивного избирательного размножения. (Прим. науч. ред.)

74

Симпатрия – способность двух видов или форм сосуществовать на одной территории. Симпатрическое видообразование – способ видообразования, при котором возникновение новых видов происходит в популяциях с перекрывающимися либо совпадающими ареалами. (Прим. перев.)

75

Соответствует доминантному аллелю, который, в отличие от рецессивного, проявляется даже если представлен всего одной копией. Доминантные мутации проявляются сразу в гомо- и гетерозиготных организмах, преимущественно такие особи нежизнеспособны и гибнут на ранних стадиях онтогенеза. (Прим. науч. ред.)

76

Квебекцы – одна из крупнейших этнических групп в составе франкоканадского этноса, составляющая основное население провинции Квебек в Канаде. (Прим. науч. ред.)

77

Синдром Райли-Дея. (Прим. науч. ред.)

78

То есть меняющими смысл кодона. (Прим. науч. ред.)

79

Синаптическая пластичность – это возможность изменения силы синапса (величины изменения трансмембранного потенциала клетки-мишени в ответ на воздействие определенной силы на пресинаптический нейрон). Она считается основным механизмом, с помощью которого реализуется феномен памяти и обучения. Этот механизм характерен для всех организмов, обладающих нервной системой и способных хотя бы ненадолго чему-либо научиться. (Прим. перев.)

80

Гаплотип (сокр. от «гаплоидный генотип») – совокупность аллелей на локусах одной хромосомы, обычно наследуемых вместе. (Прим. науч. ред.)

81

Пангеном, также супрагеном (англ. pan-genome) – совокупность всех генов рассматриваемой группы организмов. (Прим. науч. ред.)

82

Ложноположительный сигнал – ложно свидетельстующий о положительном результате (тестирования и т. п.); имеющий видимые признаки положительного результата при фактическом отрицательном результате. (Прим. науч. ред.)

83

Например, OCA2, TYRP1, TYR, SLC24A5 или SLC45A2. (Прим. автора.)

84

Эта мутация касается гена SLC24A5. (Прим. автора.)

85

Адипоциты – клетки, из которых в основном состоит жировая ткань.(Прим. перев.)

86

Триглицериды – жиры, один из основных источников энергии для клеток организма. Повышение их уровня увеличивает риск заболеваний сердца и сосудов, а также риск развития острого панкреатита. (Прим. перев.)

87

Модельные организмы – это организмы, которые используются в качестве моделей для изучения свойств и процессов человеческого организма, когда исследования на самом человеке невозможны по техническим или этическим причинам. В качестве модельных обычно выбираются организмы, которые легко содержать и разводить в лабораторных условиях. (Прим. перев.)

88

Мастоциты, или «тучные клетки» – высокоспециализированные иммунные клетки соединительной ткани позвоночных животных. (Прим. перев.)

89

UK Biobank – крупнейший в мире ресурс, связывающий редкие кодирующие белок генетические варианты со здоровьем и болезнями человека. (Прим. науч. ред.)

90

Стратификация характерна для популяций, включающих множество генетически различных подгрупп. (Прим. науч. ред.)

91

Одна в этом случае наследуется от матери, другая – от отца. (Прим. науч. ред.)

92

Л. Кэрролл, Алиса в Зазеркалье, перевод Нины Демуровой. (Прим. перев.)

93

Ли Ван Вален (1935–2010) – американский биолог-эволюционист. (Прим. науч. ред.)

94

Статус питания (состояние питания) – это определенное состояние здоровья индивида, обусловленное характером и режимом питания, условиями приема пищи и генотипом организма. (Прим. перев.)

95

Французское название: IRD (Institut de recherche pour le développement). (Прим. перев.)

96

Трипаносомы (лат. Trypanosoma) – род паразитических одноклеточных организмов, вызывающих различные заболевания у людей и других животных. Естественным резервуаром трипаносом являются в основном млекопитающие, переносчиком – насекомые (например, муха цеце переносит Trypanosoma brucei – возбудителя сонной болезни). (Прим. перев.)

97

Это в первую очередь гены G6PD, CD40LG, CD36 и DARC. (Прим. автора.)

98

Обычно Средневековьем называют период с V по XV век. (Прим. науч. ред.)

99

Корецептор, здесь: рецептор, к которому прикрепляется малярийный поазмодий, чтобы проникнуть в клетку. (Прим. ред.)

100

Промотор – нуклеотидная последовательность, прилежащая к началу кодирующей области гена, которая ответственна за запуск его транскрипции. (Прим. перев.)

101

Малагасийцы, или мальгаши – народ, представляющий основное население острова Мадагаскар. Также живут в Реюньоне, на Сейшельских и Коморских островах и во Франции. (Прим. перев.)

102

Ворота инфекции – место первичного внедрения возбудителя инфекции в организм заразившегося человека или животного. (Прим. перев.)

103

Септицемия – наличие в крови гноеродных микроорганизмов и их токсинов без образования гнойников в органах и тканях, удаленных от первичного очага инфекции. (Прим. науч. ред.)

104

Эндотоксины – токсические вещества, представляющие собой структурные компоненты определенных бактерий. (Прим. перев.)

105

Концепция «разумного замысла» (англ. Intelligent Design, ID) – одна из разновидностей креационизма, в рамках которой утверждается, что живые организмы были созданы неким «разумным творцом» в их нынешней (или близкой к нынешней) форме. (Прим. перев.)

106

Индийский субконтинент – часть Азии к югу от Гималаев, где расположены Пакистан, Индия и Бангладеш. Часто к нему также относят территории Непала, Бутана, Шри-Ланки, иногда Мальдив и юго-восточной части Афганистана. (Прим. перев.)

107

Резуховидка – род растений семейства Капустные (встречается на всей территории Европы, Кавказа, Урала, Сибири, Малой и Средней Азии, Северной Африки; отдельные виды распространились по всем континентам, за исключением Антарктиды). Резуховидка используется как модельный организм в молекулярно-биологических и генетических исследованиях, а также стала первым в истории цветком, выращенным в космосе, пройдя весь цикл развития на советской станции «Салют-7» в 1982 году. (Прим. перев.)

108

Лихорадка денге (от искаж. англ. dandy – денди, франт, по своеобразной походке больного; другие названия: семидневная лихорадка, суставная лихорадка) – острое природно-очаговое инфекционное заболевание, распространенное в странах с тропическим и субтропическим климатом. (Прим. перев.)

109

Кератиноциты – это основные клетки эпидермиса кожи человека, они составляют примерно 90 % всех клеток эпидермиса. (Прим. перев.)

110

Катаболизм, или энергетический обмен – это процесс распада сложных веществ на более простые, обычно протекающий с высвобождением энергии; система реакций организма, благодаря которым живое существо получает энергию для жизнедеятельности. (Прим. перев.)

111

Cell (по-английски «Клетка») – научный журнал, публикующий исследования в области широкого круга дисциплин, связанных с науками о жизни (в их числе цитология, генетика и геномика, молекулярная биология, иммунология и др.). Журнал основан в 1974 году и публикуется два раза в месяц издательством Cell Press. (Прим. перев.)

112

Когорта – статистический термин, обозначающий группу участников исследования, объединенных каким-либо общим признаком на момент формирования группы, исследуемую на протяжении длительного периода времени. (Прим. перев.)

113

Журнал основан в 1948 году Американским обществом генетики человека (The American Society of Human Genetics, или ASHG) и публикуется раз в месяц издательством Cell Press. (Прим. перев.)

114

Этот переход называют неолитической революцией. (Прим. науч. ред.)

115

Зоонозы – группа инфекционных и паразитарных заболеваний, возбудители которых передаются от позвоночных животных человеку. Возбудителями зоонозов выступают простейшие, вирусы, бактерии, грибки, гельминты, паразитические клещи. (Прим. перев.)

116

Самоназвания групп на койсанских языках: наиболее характерной чертой этих языков является использование щелкающих согласных (кликсов), для передачи которых применяются обозначения международного фонетического алфавита. В частности, ǂ (чъ) – палатальный щелкающий согласный и | (цъ) – зубной щелкающий согласный. (Прим. перев.)

117

Эпигенетика изучает наследуемые изменения активности генов во время роста и деления клеток. (Прим. науч. ред.)

118

Болезнь Крона – это хроническое неспецифическое гранулематозное воспаление желудочно-кишечного тракта, локализующееся практически во всех его отделах (от полости рта до прямой кишки), с преимущественным поражением терминального отдела подвздошной кишки. (Прим. перев.)

119

Больница Некер (Necker-Enfants malades) – одно из лучших медицинских учреждений Франции, главный педиатрический центр, в котором занимаются лечением наследственного иммунодефицита, различных наследственных болезней и других заболеваний. (Прим. перев.)

120

Вирус Эпштейна-Барр – человеческий герпес 4-го типа, который считается главным виновником развития инфекционного мононуклеоза и опухолей. Это самый распространенный на планете вирус, его носителями является около 95 % населения Земли. (Прим. перев.)

121

Последнее по порядку, но не по значению (англ.). (Прим. науч. ред.)

122

Прецизионная, или персонализированная, медицина – это совокупность методов профилактики, диагностики и лечения, основанных на индивидуальных особенностях пациента, в том числе генетических, эпигенетических и фенотипических признаках как всего организма пациента, так и его отдельных тканей или клеток. (Прим. ред.)

123

К ним относятся кровь, лимфа, тканевая и спинномозговая жидкости. (Прим. перев.)

124

То есть относящихся к трансляционной медицине – научному направлению, призванному трансформировать фундаментальные исследовательские достижения медицинской биологии в практические принципы, технологии и методы, позволяющие связать между собой лабораторные и клинические практики. (Прим. перев.)

125

БЦЖ – от французского BCG, или Bacillus Calmette-Guérin. (Прим. перев.)

126

Социетальный – относящийся к обществу, рассматриваемому как единое целое. (Прим. перев.)

127

Эндокринные разрушители – это химические вещества, которые нарушают работу эндокринной системы. Они содержатся практически во всех окружающих нас предметах, от средств личной гигиены и чистящих средств до консервов, посуды и мебели. (Прим. перев.)

Content

Луис Кинтана-Мурси
Люди. По следам наших миграций, приспособлений и поисков компромиссов

Предисловие научного редактора

Введение Откуда мы пришли? Кто мы? Куда мы идем?

Часть I От Дарвина к геномике

Natura non facit saltus: постепенная эволюция по Дарвину

Рождение популяционной генетики

Открытие наследственного материала: ДНК

Восстановление источников генетического разнообразия

История на три миллиарда: проект «Геном человека»

Геномика – наука, открывшая разнообразие: каждый индивид уникален

Человек не произошел от обезьяны… он и есть обезьяна!

Поиск даты расхождения между приматами – предками людей и приматами – предками обезьян

Особенная обезьяна

Популяции людей: сходства и различия

Революция палеогеномики

Внутри нас сидит неандерталец… целых 2 % неандертальца!

Гибридизация вида Homo sapiens с вымершими видами людей: древняя интрогрессия

Часть II Завоевания и расселение

Ветвь человека и «большие обезьяны маленького роста»

Человек: история длиной в два миллиона лет

В поисках утраченной колыбели: появление человека разумного

Человек разумный – африканец

Из Африки: когда сапиенс покинул африканский континент

Долгая и богатая история африканского континента

Множество «Азий»: территория контрастов и встреч

Океания: последний рубеж

Завоевание Америки: переход через Берингов пролив

Долгая история скрещивания

Часть III Адаптация к окружающей среде

Трудности адаптации

Естественный отбор: его принципы и формы

Локальная адаптация популяций к окружающей среде

Солнце, проникающее под кожу: климат и пигментация человека

Что значит расти в тропическом лесу? Влажность и рост

Высокогорная гипоксия…

Адаптации не прекращаются

Стабилизирующий отбор: благотворное влияние разнообразия

Часть IV Люди и микробы

Алиса и Черная Королева: гонка вооружений

Инфекционные заболевания, смертность и естественный отбор

Люди и шимпанзе против инфекций

Следы патогенов прошлого в современных геномах

Тщательно хранимое наследство

Любовь во время малярии

Между чумой и холерой

Mortuivivos docent: мертвые учат живых

От ископаемой ДНК к туберкулезу

Когда утрата гена оказывается благоприятной

Естественный отбор и адекватность иммунного ответа

Но лучше вместе

Часть V Гибридизация, культура и медицина

«Ничто в биологии не имеет смысла, кроме как в свете эволюции»

Все мы – метисы: в каждом из нас течет смешанная кровь

Гибридизация: ускоритель адаптации и фактор выживания?

Чем мы обязаны древним людям?

Культурные обычаи и генетическое разнообразие: как культура меняет наши гены

Эпигенетика: еще один ответ на изменения окружающей среды

Естественный отбор в прошлом и иммунный ответ в настоящем

От Клода Бернара к системной иммунологии: развитие прецизионной медицины

Эпилог

Благодарности

Библиография

Примечания