Трудно не усмотреть здесь параллелей с эволюцией человека. Как и колюшки, люди быстро расселялись по планете, попадали в новую среду и… меняли цвет. Исследователи знали, что у людей ген KITLG влияет на рост меланоцитов, а также, что у африканцев и европейцев аминокислотная последовательность гена одинаковая, однако экспрессия в Африке выше. Видите? Как и у рыбок, различия относятся к регуляции работы гена.
Чуть раньше ген KITLG вместе с несколькими другими генами пигментации попал в генетический топ-100 «Самый сильный естественный отбор у человека за последние 200 000 лет»{36}. Причем на этот раз отбор вариантов гена имел глобальный характер, коснулся и Европы, и Азии.
Ученые применили к людям подход, раньше опробованный на рыбках: взяли популяцию смешанного происхождения — 370 афроамериканцев. Для каждого фиксировали цвет кожи, определяли происхождение по генетическим маркерам, а затем смотрели вариант снипа
[66] rs642742, находящегося рядом с геном KITLG (предковый вариант снипа встречается в Западной Африке с частотой 92 %, а производный — у как минимум 86 % европейцев и азиатов). Самыми темными оказались гомозиготы — носители двух предковых вариантов, а самыми светлыми — двух производных, с разницей в шесть-семь единиц меланинового индекса.
Удивительно: между человеком и колюшкой огромная дистанция, и тем не менее получается, у обоих видов недавняя эволюция происходила путем сходных генетических изменений!
Авторы исследования высказывают интересные идеи об адаптивной роли гена{37}. Ведь KITLG влияет не только на развитие меланоцитов, но и на множество других процессов в организме, включая функционирование мозга. У мышей — носителей мутантного гена возникали проблемы при ориентации в пространстве, а придонные колюшки из озера Пакстон (Канада) по сравнению со своими поверхностными родичами обладали бóльшими способностями к пространственному обучению (родился каламбур: «Ты, рыбка, мыслишь слишком поверхностно»). Быть может, отбор определенного варианта Kitlg происходил вовсе не из-за окраски, а благодаря повышенным способностям рыбок, необходимым для добывания корма в сложной среде? Правда, переносить эти идеи на людей нужно с большой осторожностью…
Прежде чем продолжить рассказ про наш «ген колюшки», хочу вернуться на несколько десятилетий назад и поведать вам про одну порядком забытую гипотезу. Зачем — скоро поймете.
Ультрафиолет или холод?
В 1975 году американские биологи Питер Пост, Фаррингтон Дэниэлс и Роберт Бинфорд опубликовали в журнале Human Biology статью, в которой привели интересную статистику по нескольким войнам. Оказывается, чернокожие солдаты, попав в холодный климат, гораздо чаще, чем их белые сослуживцы, отмораживали конечности. Так, во время Итальянской кампании 1944–1945 годов каждый третий случай обморожения в американской армии приходился на афроамериканцев. Во время Корейской войны чернокожие солдаты в 4–6 раз чаще попадали в госпиталь с обморожением, чем белые. Быть может, дело в культурных различиях? Вряд ли. В течение войны в Корее медик Л. М. Шуман собрал статистику более 700 случаев обморожения. Он скрупулезно зафиксировал все, включая время последней смены носков и стелек пострадавшего, а также — что особенно важно — данные по солдатам из того же блиндажа, бункера, танка. Так вот, даже когда представители разных рас находились в одинаковых условиях, африканцы особенно страдали от мороза. А после исцеления у многих негров в течение нескольких лет на пораженных морозом участках оставалась посветлевшая кожа.
Исследователи вспомнили и об экспериментах американца А. Сесила Тэйлора, который ставил опыты на черных крысах: охлаждал их кожу с помощью сухого льда. Меланоциты гибли, но волосы продолжали расти, хотя и обесцвеченные. Значит, пигментные клетки сильнее уязвимы для холода, чем волосяные фолликулы.
Авторы публикации поставили свой опыт: пегих морских свинок усыпляли, брили и обмораживали у них пигментированные и светлые участки кожи. На окрашенных частях кожа пострадала сильнее: эпидермис становился более тонким, появлялся отек, и повреждалось больше клеток. Исследователи пришли к выводу, что меланин делает кожу более уязвимой для холода{38}. Кстати, не потому ли у северных популяций японских макак лица светлее, чем у их южных сородичей?
Стоит вспомнить, что многие животные, живущие на севере, светлые или становятся белыми зимой. Считается, что цель — маскировка на снегу, но, может быть, дело не только в этом? Возможно, и люди в Евразии посветлели от холода? Попав в суровые условия высоких широт, многие отмораживали себе конечности, а для охотника потеря подвижности и ловкости равносильна смерти. Выживали те, кто меньше мерз, — у кого в коже меньше меланина.
Про «холодовую» гипотезу благополучно забыли, но почему сейчас о ней вспомнил я? Ген KITLG выполняет много функций и, как выяснилось, еще и влияет на интенсивность «сжигания» бурого жира — так млекопитающие спасаются от переохлаждения{39}. Когда мышь на ночь помещали в холод, уровень активности гена KITLG в бурой жировой ткани возрастал, при этом организм начинал выделять больше тепла. Вы подумали о том же, о чем и я? Что, если распространение определенных вариантов KITLG связано вовсе не с недостатком ультрафиолета, а с зимней стужей? Конечно, получается не совсем так, как в старой «холодовой» гипотезе. Кожа посветлела не потому, что меланин в мороз мешает. Меланин — отличная штука, просто тот вариант гена KITLG, который лучше сжигал жир в холод, оказался менее «меланинным». Иначе говоря, бледнокожесть — всего лишь побочный эффект морозостойкости. Ну или отбор работал сразу по обоим направлениям: и нехватка ультрафиолета, и низкие температуры помогли распространиться светлокожему аллелю KITLG.
Совсем недавно, в 2018 году, группа китайских исследователей взялась за проверку этой гипотезы. Ученые анализировали распределение вариантов гена KITLG, связанных с цветом кожи, в 19 популяциях Китая, Камбоджи и Таиланда. Как и Нина Яблонски, они искали корреляцию с уровнем ультрафиолета, но помимо этого, с другими факторами среды.
