Нейронауки в Science и Nature. Выпуск 278. Откуда у европейцев предрасположенность к нейродегенеративным заболеваниям?
Анализ крупнейшей генетической базы данных древних людей позволил ученым выяснить, как по Европе распространялись гены, связанные с определенными заболеваниями. Несколько статей, опубликованных в журнале Nature, объясняют широкое распространение на континенте нейродегенеративных заболеваний, различия в росте и пищевом поведении, а также раскрывают истинных предков датчан. Например, оказалось, что гены, увеличивающие риск развития нейродегенеративных заболеваний, оберегали древних европейцев от инфекций, передаваемых от овец и крупного рогатого скота.
Credit: SayoStudio
Около 30% от общего числа пациентов с рассеянным склерозом проживают в Европе. Большая часть из них — в северной части континента. В таких государствах, как Дания, Великобритания, Германия, Франция и в странах скандинавского полуострова, на 100 тысяч человек приходится 70–100 пациентов с рассеянным склерозом. А в более южной Болгарии на это же количество жителей приходится около 30 заболевших. Причины такого распределения долгое время оставались неясны.
Теперь исследователи создали первую в своем роде базу данных с информацией о ДНК древних европейцев, извлеченной из зубов и костей почти пяти тысяч людей из разных регионов континента.
Исследователи сравнили между собой ДНК людей, живших в период от мезолита и неолита до средневековья. Генетические различия между древними популяциями в Западной Евразии оказались существенно выше, чем предполагалось ранее.
Данные древней ДНК ученые сопоставляли с современными базами, например с британским Биобанком. В частности, оказалось, что современные популяции генетически более однородны, чем древние.
Предыдущие исследования выявили 233 генетических варианта, повышающих риск развития нейродегенеративных заболеваний. Эти варианты, на которые также влияют факторы окружающей среды и образа жизни, увеличивают риск примерно на 30%. Новое исследование показало, что «опасные» варианты присутствуют в костях и зубах, которым тысячи лет. Ученые проследили географическое распространение генетических вариантов, связанных с риском рассеянного склероза, до Северного Причерноморья и Каспийского моря.
Ученые обнаружили, что генетические варианты, связанные с риском развития рассеянного склероза, «путешествовали» со скотоводами, мигрировавшими через Понтийскую степь в Северо-Западную Европу около 5 тысяч лет назад. Эти скотоводы принадлежали к ямной археологической культуре. Судя по всему, ее представители приобрели мутации, связанные с повышенным риском развития нейродегенеративных заболеваний.
«Для представителей ямной культуры, должно быть, было явным преимуществом иметь гены риска рассеянного склероза, так как они защищали от инфекций, передаваемых от овец и крупного рогатого скота», — рассказал Эске Виллерслев, профессор университетов Кембриджа и Копенгагена, ведущий автор исследования. При дальнейших миграциях представители ямной культуры разнесли эти генетические варианты по всей Северной Европе.
А в геноме южных европейцев больше ДНК древних земледельцев, мигрировавших из других регионов. Поэтому среди них меньше пациентов с нейродегенеративными болезнями. При этом южане генетически более предрасположены к развитию биполярного расстройства. Также ученые выяснили, что жители Восточной Европы имеют повышенный генетический риск развития болезни Альцгеймера и диабета 2-го типа.
Помимо предрасположенности к заболеваниям, исследователи объяснили и разницу в росте — сегодня жители Северо-Западной Европы обычно выше, чем жители Южной. Генетическая предрасположенность к высокому росту, скорее всего, также пришла от представителей ямной культуры. Также исследователи обнаружили, что мутации, возникшие около 6 тысяч лет назад, позволили предкам европейцев употреблять в пищу молочные продукты и выживать на диете, богатой овощами.
Другое открытие касается предков датчан. Долгое время ученые полагали, что современные жители полуострова Ютландия были потомками охотников-собирателей каменного века. Однако анализ ДНК 100 скелетов людей, живших между 10 и 2,7 тысячи лет назад на территории Дании, показал, что с последнего ледникового периода (около 12 000 лет назад) население региона дважды почти полностью сменилось. Второе событие до сих пор прослеживается в генофонде современных жителей Скандинавии.
Сперва около 5,9 тысячи лет назад, на заре эпохи неолита, группа земледельцев из Анатолии — азиатской части современной Турции — принесла в Данию новую сельскохозяйственную культуру. Последовавшие за этим изменения в рационе были очевидны при анализе древних костей. Они показывают, что эти земледельцы полностью вытеснили охотников-собирателей, живших в этом регионе.
Затем, около 5 тысяч лет назад, прибыли скотоводы ямной культуры и уничтожили анатолийских земледельцев. Ученые выяснили, что люди ямной культуры — ближайшие предки современных этнических датчан.
«Все эти открытия стали возможны благодаря созданию генного банка древней ДНК предков жителей Евразии. Этот колоссальный проект, созданный в сотрудничестве с музеями всей Европы, дал нам новое представление о болезнях человека в сочетании с анализом современных данных о ДНК человека и данными из нескольких других областей исследований. Мы планируем исследовать другие неврологические заболевания, включая болезни Паркинсона и Альцгеймера, а также психические расстройства, включая СДВГ и шизофрению», — добавил Эске Виллерслев.
Текст: Евгения Субачева
Barrie, W., Yang, Y., Irving-Pease, E.K. et al. Elevated genetic risk for multiple sclerosis emerged in steppe pastoralist populations. Nature 625, 321–328 (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06618-z
Allentoft, M.E., Sikora, M., Fischer, A. et al. 100 ancient genomes show repeated population turnovers in Neolithic Denmark. Nature 625, 329–337 (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06862-3