Удивительная суперспособность помогла человечеству пережить последний ледниковый период

Человечество как вид существует на планете уже несколько сотен тысяч лет, и за это время мир менялся до неузнаваемости. Ледниковые периоды сменялись потеплениями, климат колебался так стремительно, что эволюция порой просто не успевала за этими переменами. Тем не менее наши предки не только выживали, но и расселялись по всей планете, осваивая самые суровые уголки Земли.


Группа ученых под руководством Юсукэ Ватанабэ и Ёсики Вакиямы из Токийского университета обнаружила в ДНК доказательство, что древние люди обладали удивительным механизмом адаптации. Именно он помог им пережить экстремальные холода последнего ледникового периода. Так что же это была за суперспособность, как она работала и действуют ли сейчас?

Архивы ледниковой эпохи

Чтобы понять, как именно наши предки справлялись с суровыми условиями, исследователи обратились к уникальному генетическому материалу — останкам представителей культуры Дзёмон. Эти люди населяли Японский архипелаг примерно с 16000 по 3000 год до нашей эры и оказались настоящей сокровищницей для палеогенетиков.



Делом в том, что предки народа Дзёмон отделились от континентальных популяций Восточной Евразии около 27–19 тысяч лет назад. То есть как раз в конце самого последнего ледникового периода. Таким образом, оказавшись в изоляции на островах, они сохранили в своем геноме древние генетические следы, которые в других популяциях уже давно стерлись.

Ученые секвенировали ДНК 25 человек из культуры Дзёмон, живших примерно от 5400 до 2300 лет назад, и добавили к ним еще 17 уже исследованных геномов с разных островов архипелага. Несмотря на то что возраст останков различался на несколько тысячелетий, все оказывали поразительно стабильные генетические результаты, которые были унаследованы от далеких предков.

Но древняя ДНК со временем разрушается, естественно, геномы часто оказываются пустыми. Чтобы закрыть пробелы, исследователи обратились к ДНК 9290 современных японцев и таким образом получили полноценные данные для анализа.

Маленькая внутренняя печка

В поисках следов естественного отбора ученые сравнивали геном Дзёмон с ДНК других народов. То есть они искали такие участки в генах, которые становились все более распространенными, потому что помогали людям выживать. И такие участки нашлись! Причем все они подсказывали одну и ту же закономерность.

У людей культуры Дзёмон в генах нашли особые варианты, которые помогали согреваться без дрожи. Секрет скрывался в буром жире: эта ткань, которая работает как маленькая печка, сжигая энергию и грея тело. Один из таких «согревающих» вариантов гена встречался у Дзёмон почти у трех из четырех человек (73%). А у современных жителей Восточной Азии он есть лишь у каждого шестого (17%).
Но на этом адаптации не заканчивались. В генах народа Дзёмон закрепились варианты, которые управляли весом и тем, как организм перерабатывает жиры.



На первый взгляд это выглядело странно: зачем были нужны жировые запасы? Но, как объясняют исследователи, дело было вовсе не в «лишнем весе». Особые гены помогали телу быстрее собирать энергию и перегонять ее в бурый жир, в ту самую «печку», которая греет без дрожи. По сути, древние люди развили внутреннюю систему обогрева, которая позволяла им поддерживать стабильную температуру тела даже в условиях сильного холода.

Что такое конвергентная эволюция?

Самое интересное открытие ждало ученых, когда они начали сравнивать свои результаты с данными других изолированных популяций. Оказалось, что народ Дзёмон был не единственным, кто эволюционировал в этом направлении. По генам, связанным с переработкой жирных кислот, народ Дзёмон был гораздо ближе к гренландским эскимосам, чем к современным восточноазиатским популяциям.

Это классический пример конвергентной эволюции, когда две независимые группы организмов, не связанные близким родством, вырабатывают схожие адаптации в ответ на одинаковые условия среды. Эскимосы, живущие в арктических широтах, и древние обитатели Японского архипелага столкнулись с одинаковыми трудностями: холодным климатом и необходимостью добывать пропитание в условиях, где растительная пища была малодоступна.



Археологи подтверждают эти выводы. Ранняя керамика Дзёмон ясно говорит о том, что большую часть пропитания древние жители Японского архипелага получали из воды. А гены показывают, что эти люди сидели на диете с высоким содержанием жиров и белков.
Ученые придумали отличный способ связать гены древних людей с ледниковым периодом. У них были останки Дзёмон, живших на протяжении нескольких тысяч лет, и по возрасту каждого образца они смогли проследить, как со временем менялась частота одного важного гена.

Оказалось, что в самый пик ледникового максимума этот ген становился все более распространенным: природа буквально «отбирала» тех, у кого он был. А когда климат стал теплее, давление естественного отбора ослабло, и ген уже не был таким востребованным.

Кроме того, выяснилось, что люди культуры Дзёмон далеко не сразу приспособились к холоду: это был долгий путь. Часть полезных генов уже была у их южных предков. А другие варианты стали распространяться позже, когда люди переселились в более холодные северные края. То есть адаптация шла шаг за шагом: чем дальше люди продвигались в суровые места, тем сильнее природа «подстраивала» их организм под холод.


— подчеркивают исследователи.