Новое исследование сравнило ДНК живых людей с генетическим материалом, полученным из окаменелостей неандертальцев. Оказывается, у неандертальцев были те же генетические варианты, связанные с часами, что и у людей, которые встают рано.
Начиная с 1990-х годов исследования ДНК неандертальцев выявили переплетенную историю нашего вида. Около 700 000 лет назад наши линии разделились, скорее всего, в Африке. В то время как предки современного человека в основном остались в Африке, линия неандертальцев мигрировала в Евразию.
Около 400 000 лет назад население разделилось на две части. Человекообразные, распространившиеся на запад, стали неандертальцами. Их двоюродные братья на востоке превратились в группу, известную как денисовцы.
Эти две группы жили сотни тысяч лет, охотясь на дичь и собирая растения, прежде чем исчезнуть из летописи окаменелостей около 40 000 лет назад. К тому времени современные люди уже вышли за пределы Африки, иногда скрещиваясь с неандертальцами и денисовцами.
И сегодня фрагменты их ДНК можно найти у большинства ныне живущих людей.
Исследования, проведенные за последние несколько лет Джоном Капрой, генетиком из Калифорнийского университета в Сан-Франциско, и другими учеными, показали, что некоторые из этих генов передают преимущество в выживании. Например, иммунные гены, унаследованные от неандертальцев и денисовцев, могли защитить их от новых патогенов, с которыми они не сталкивались в Африке.
Доктор Капра и его коллеги были заинтригованы, обнаружив, что некоторые гены неандертальцев и денисовцев, которые стали более распространенными на протяжении поколений, связаны со сном. В своем новом исследовании, опубликованном в журнале Genome Biology and Evolution, они исследовали, как эти гены могли повлиять на суточные ритмы вымерших гомининов.
Внутри клеток каждого вида животных сотни белков вступают в реакцию друг с другом в течение каждого дня, поднимаясь и опускаясь в 24-часовом цикле. Они не только контролируют, когда мы засыпаем и просыпаемся, но также влияют на наш аппетит и обмен веществ.
Чтобы изучить циркадные ритмы неандертальцев и денисовцев, доктор Капра и его коллеги изучили 246 генов, которые помогают контролировать биологические часы. Они сравнили версии генов вымерших гомининов с генами современных людей.
Исследователи обнаружили более 1000 мутаций, которые были уникальными только для ныне живущих людей, а также для неандертальцев и денисовцев. Их анализ показал, что многие из этих мутаций, вероятно, оказали важное влияние на работу биологических часов. Исследователи предсказали, например, что некоторые белки биологических часов, которых много в наших клетках, были гораздо реже в клетках неандертальцев и денисовцев.
Затем ученые изучили небольшое количество вариантов биологических часов, которые некоторые ныне живущие люди унаследовали от неандертальцев и денисовцев. Чтобы увидеть, какое влияние эти варианты оказывают на людей, они исследовали Британский биобанк, британскую базу данных, содержащую геномы полумиллиона добровольцев.
Помимо своей ДНК, добровольцы предоставили ответы на длинный список вопросов, связанных со здоровьем, в том числе о том, рано ли они встают или полуночники. К удивлению доктора Капры, почти все древние варианты биологических часов повышали вероятность того, что добровольцы были жаворонками.
Когда мы это увидели, это был действительно самый захватывающий момент исследования
— доктор Капра.
География могла бы объяснить, почему древние гоминиды вставали рано. Древние люди жили в Африке, довольно близко к экватору, где продолжительность дней и ночей в течение года оставалась примерно одинаковой. Но неандертальцы и денисовцы переместились в более высокие широты, где день стал длиннее летом и короче зимой. За сотни тысяч лет их циркадные часы, возможно, адаптировались к новой среде.
Когда современные люди вышли за пределы Африки, они также столкнулись с той же проблемой адаптации к более высоким широтам. После того как они скрестились с неандертальцами и денисовцами, некоторые из их потомков унаследовали гены биологических часов, лучше подходящие для их нового дома.
Однако все эти выводы основаны на базе данных, ограниченной британцами. Доктор Капра начинает просматривать другие базы данных добровольцев другого происхождения. Если связь сохранится, доктор Капра надеется, что древние биологические часы смогут вдохновить нас на некоторые идеи о том, как мы можем адаптироваться к современному миру, где циркадные ритмы нарушаются ночными сменами и светящимися смартфонами. Эти нарушения не только мешают хорошо выспаться ночью; они также могут повысить риск развития рака, ожирения и множества других заболеваний.
Михаэль Даннеманн, эволюционный генетик из Тартуского университета в Эстонии, сказал, что один из способов проверить варианты доктора Капры — это сконструировать в лаборатории различные человеческие клетки так, чтобы их гены были больше похожи на гены Неандертальцы и денисовцы. Затем ученые могли бы вырастить кластеры клеток и наблюдать за их ежедневными циклами.
Этот шаг вперед не только расширяет наши знания о том, как ДНК неандертальцев влияет на современных людей», — сказал он, — «но также открывает путь к расширению нашего понимания самой биологии неандертальцев
— Михаэль Даннеманн.
