Предки древних жителей Японии пережили одну из самых холодных эпох в истории человечества не только благодаря огню, одежде и пище. Генетический анализ показал, что естественный отбор мог буквально перестроить их обмен веществ, помогая организму эффективнее превращать жир в тепло. Некоторые варианты генов, полезные десятки тысяч лет назад, сохранились у современных людей и сегодня связаны уже с совсем другими последствиями, включая повышенный индекс массы тела.
К такому выводу пришла международная группа исследователей во главе с учёными Токийского университета. aАвторы изучили геномы 42 представителей культуры дзёмон, охотников и собирателей, населявших Японский архипелаг примерно от 16 000 до 3 000 лет назад. Для 25 человек геномы получили впервые. Результаты работы опубликованы в журнале Science Advances.
Генетическая история дзёмон уходит гораздо глубже самой культуры. Расчёты показывают, что предковая линия отделилась от континентальных восточноевразийских популяций примерно 27 000–19 000 лет назад, то есть около максимума последнего оледенения. После завершения ледникового периода уровень моря поднялся, сухопутные связи исчезли, а население Японского архипелага оказалось всё сильнее изолировано от материка.
Новая выборка позволила уточнить и происхождение древних японских охотников и собирателей. В их ДНК исследователи обнаружили небольшой генетический вклад северных верхнепалеолитических популяций Сибири. Находка помогает примирить генетические данные с археологией. Некоторые каменные технологии древней Японии давно указывали на контакты или миграции с севера, хотя прежние исследования генома давали менее убедительную картину. Уникального для дзёмон денисовского компонента авторы при этом не нашли. ( Science )
Самая необычная часть исследования связана с холодом. Учёные обнаружили признаки естественного отбора сразу в нескольких участках генома, связанных с бурой жировой тканью, обменом липидов и чувствительностью к низкой температуре. Бурый жир способен расходовать химическую энергию не на работу мышц, а непосредственно на производство тепла, позволяя организму согреваться без дрожи. Среди наиболее заметных сигналов оказались варианты около генов UCP1, APOA5 и FTO.
Некоторые различия оказались очень крупными. Один из изученных вариантов FTO встречался примерно у 72,5% дзёмон. У современных жителей Центральной Азии и Сибири частота составляет около 20%. Вариант APOA5, который исследователи связывают с обменом жиров и доступностью триглицеридов как источника энергии, встречался примерно у 89% дзёмон против 29% среди современных восточноазиатских популяций.
Следы отбора особенно усиливались во время наиболее холодной фазы ледникового периода, а после потепления давление отбора ослабло. Генетический профиль обмена жиров у дзёмон при этом оказался в некоторых отношениях похож на профиль современных гренландских инуитов. Авторы связывают сходство не только с холодным климатом, но и с питанием, богатым рыбой и другими морскими ресурсами. Археологические находки показывают, что жители Японского архипелага использовали морскую и пресноводную пищу уже около 15 000–11 800 лет назад.
Генетическая адаптация к ледниковому климату могла оставить неожиданный след в современном мире. Один из вариантов FTO, который мог усиливать образование тепла в холодных условиях, сегодня также связывают с более высоким индексом массы тела. Признак, помогавший экономить и расходовать энергию десятки тысяч лет назад, в условиях постоянного доступа к калорийной пище способен давать совсем иной эффект. Исследователи считают, что древняя ДНК позволяет проследить происхождение подобных особенностей обмена веществ и понять, почему варианты, когда-то повышавшие шансы на выживание, продолжают влиять на здоровье людей спустя тысячи поколений.