Подарок из каменного века: неандертальский ген добавляет полкило мышц — но не всем и не сразу
Десятки тысяч лет назад неандертальцы скрещивались с современными людьми и передали им вариант гена, который позволяет нам наращивать больше мышечной массы, выяснило новое исследование. Учёные обнаружили, что этот специфический неандертальский ген — вариант гена рецептора гормона роста — заставляет клетки сильнее реагировать на гормон роста. Неандертальская версия гена создаёт рецептор гормона роста с двумя аминокислотными заменами и одной делецией по сравнению с типичным рецептором большинства современных людей. Исследователи полагают, что она попала в генофонд современного человека в результате скрещивания, вероятно, около 47 000 лет назад.
«Самой заметной характеристикой, скорее всего, была бы бóльшая мышечная масса — примерно плюс 270 граммов на каждую копию варианта, — рассказал в интервью Live Science по электронной почте соавтор исследования Хьюго Зеберг, генетик из Каролинского института в Швеции. — Человек, унаследовавший две копии, по одной от каждого родителя, мог бы, следовательно, иметь более чем на полкилограмма дополнительных мышц».
Исследование, опубликованное 5 августа в журнале Cell, показало, что почти у всех неандертальцев этот вариант гена присутствовал, но среди современных людей его носителями являются лишь около 10 процентов. В некоторых группах современных людей он встречался чаще: примерно у 1 процента людей европейского происхождения и у 25 процентов — южноазиатского и юго-восточноазиатского. У людей африканского происхождения он, судя по всему, не обнаруживается, возможно, потому, что скрещивание происходило в Евразии.
Как растут клетки и почему эффект отложен до пубертата
Гормон роста естественным образом вырабатывается у большинства людей в гипофизе головного мозга и стимулирует рост у детей и подростков. В ходе исследования учёные изучили десять образцов неандертальской ДНК и два образца денисовской ДНК с археологических памятников Европы, Балкан, Сибири и Азии, а затем сравнили результаты с современными биобанками, хранящими более 1,1 миллиона человеческих геномов и связанные с ними физические данные. Затем исследователи модифицировали клетки в лаборатории, заставив их экспрессировать обычный и неандертальский варианты гена, и обнаружили, что неандертальские клетки делились примерно на 40 процентов чаще обычных при воздействии гормона роста.
Несмотря на это, неандертальский вариант гена не всегда делает людей более массивными внешне. Различия тоньше: например, у людей с этим вариантом гена в ответ на гормон роста вырабатывается больше ключевого сигнального белка. Команда также установила, что у носителей варианта могут быть чуть более короткие корни зубов и небольшие отличия в форме челюсти — черты, наблюдаемые у неандертальцев, вымерших около 40 000 лет назад.
Неандертальцы в целом были коренастее современных людей, но Зеберг полагает, что их усиленный ответ на гормон роста не объясняет этого в полной мере. «Он не может сам по себе объяснить неандертальский тип телосложения, — сказал он. — Неандертальская массивность почти наверняка формировалась множеством генов, а также развитием, образом жизни и факторами окружающей среды. Наши результаты дают лишь один возможный фрагмент гораздо более масштабной головоломки».
Плацента вырабатывает для плода особую форму гормона роста, отличающуюся от той, что производится гипофизом. Однако, судя по всему, неандертальский вариант не реагирует на гормон роста из плаценты, поэтому неандертальские младенцы рождались того же размера, что и дети современных людей, но после этого росли быстрее, отметил Зеберг. В выборке современных людей команда заметила, что у детей в возрасте 11 лет и младше с этим вариантом гена эффект не проявлялся; он наблюдался только у более старших. Это говорит о том, что различия, обусловленные вариантом гена, могут проявиться лишь в период полового созревания, — а значит, он реагирует только на гормон роста, вырабатываемый гипофизом, а не плацентой. «Уровень гормона роста существенно повышается в пубертате, — добавил Зеберг, — поэтому влияние варианта, вероятно, особенно важно именно в этот период и в последующем развитии, а не до рождения».
Корнелиус Купчик, палеоантрополог из Чилийского университета в Сантьяго, не принимавший участия в исследовании, отметил, что столь высокая распространённость неандертальского варианта среди людей южноазиатского и юго-восточноазиатского происхождения при его относительной редкости у европейцев выглядит примечательно и указывает на то, что ранние миграции людей могли быть сложнее, чем предполагалось. «Полагаю, это нам ещё предстоит выяснить», — сказал он.
Источники:
Материал подготовлен на основе исследования, опубликованного 5 августа в журнале Cell, интервью с Хьюго Зебергом (Каролинский институт, Швеция) и Корнелиусом Купчиком (Чилийский университет), а также данных современных геномных биобанков и археологических образцов неандертальской и денисовской ДНК.
