Как выяснить, влияла ли мутация на работу гена? Экспериментально. «Неандертальский» ген внедрили в клетки зеленой мартышки, размножающиеся в пробирке. (Александр Марков в своей книге «Эволюция человека. Обезьяны, кости и гены» пошутил по этому поводу, что «на уровне отдельных клеток гибриды мартышки и неандертальца уже получены!»{5}.) Если на эти клетки воздействовали альфа-меланоцитстимулирующим гормоном, неандертальский вариант рецептора MC1R реагировал в два раза слабее, чем нормальный, «дикий» рецептор. Если у людей MC1R такой «хилый», у них часто бледная кожа и рыжие волосы — особенно если мутацию содержат обе копии гена. Были ли испанский и итальянский неандертальцы гомозиготны по этой мутации, генетикам установить не удалось. Исследователи осторожно заключили, что как минимум 1 % неандертальцев могли быть бледнокожими и рыжеволосыми. И поскольку мутация у неандертальцев своя, «доморощенная», то посветлеть они должны были независимо от наших предков под действием суровых условий Евразии{6}.
Как вы понимаете, 1 % — это не 100 %, однако с этого момента неандертальцев стали изображать исключительно рыжими и конопатыми.
В 2010 году усилиям генетиков впервые поддался полный неандертальский геном — для науки посмертно пожертвовала своим бедром древняя женщина из хорватской пещеры Виндия. В 2014 году опубликован полный геном номер 2, на этот раз открыла свои генетические тайны неандерталка из Денисовой пещеры на Алтае. Увы, у обеих неандертальских дам MC1R не содержал специфических мутаций{7}, так что рыжими они, скорее всего, не были. К сожалению, подобная информация не так интересна СМИ, как рассказ про фактурных огненноголовых охотников из каменного века…
Как бы то ни было, исследователей очень интересовало, чем Homo neanderthalensis наградили нынешних жителей Евразии. Очевидно, что неандертальский вклад мог как приносить пользу, так и вредить. Либо вообще никак не проявляться. Ученым удалось показать, что некоторые аллели, доставшиеся нам от неандертальцев, явно вредны и отбор работал против них. Но есть архаические варианты, частота которых в человеческих популяциях росла, а это признак положительного отбора. Значит — польза была! Исследования показывали, что такие неандертальские варианты связаны с иммунитетом, обменом веществ, а также — что особенно здорово — с пигментацией.
Расскажу о нескольких исследованиях в этом направлении.
Поиск участков ДНК, особенно богатых на неандертальские мутации, среди 1000 современных геномов дал интересный результат: в эти области попал ряд генов, участвующих в формировании кератиновых нитей, т. е. влияющих на структуру кожи и волос (причем у европейцев и у восточных азиатов это разные гены){8}. Хотя речь не идет о пигментации, важен вывод исследователей, что неандертальские аллели могли помочь коже наших предков приспособиться к условиям высоких широт.
Аналогичный результат получила группа генетиков, которая попыталась собрать неандертальский геном из кусочков древней ДНК, разбросанных по геномам современных людей. Хотя у каждого из нас процент неандертальской примеси примерно одинаков — 2,5 %, в эти проценты могут входить разные фрагменты генома. Исследователям удалось составить из геномов множества людей около 20 % неандертальской ДНК — 600 мегабаз
[84]. Любопытно, что среди неандертальских генетических вариантов встречаются такие, которые распространены среди европейцев и практически отсутствуют в Азии. Таков ген BNC2, который в Европе ассоциируется с насыщенностью цвета кожи (частота неандертальского аллеля у европейцев 70 %. Мутации в этом гене связаны с пигментными пятнами на лице). С геном POU2F3 картина обратная: частота архаического варианта у азиатов 66 %, в Европе же он очень редок. Этот ген регулирует рост кератиноцитов. Опять кожа! Но нашлись участки ДНК с высокой частотой неандертальских вариантов и в Европе, и в Азии — и туда тоже попал целый кластер кератиновых генов{9}. Что-то неандертальское определенно есть в нашей коже.
В другом исследовании обнаружилось, что у восточных азиатов с высокой частотой (49 % — у японцев и 66 % — у китайцев) встречается неандертальский вариант гена HYAL2. Ген связан с распадом гиалуронана (гиалуроновая кислота участвует в регенерации кожи, в том числе после солнечных ожогов). Интересно, что активность гена возрастает в ответ на облучение ультрафиолетом. Исследователи пришли к выводу, что неандертальские варианты распространялись в Азии под действием сильного естественного отбора{10}. Удалось найти даже корреляцию с географической широтой, правда, слабую и… отрицательную (т. е. чем дальше от экватора, тем «неандертальская» частота ниже).
Еще одна команда исследователей постаралась доказать, что один из вариантов MC1R все-таки достался современным людям от неандертальца. Речь о мутации Val92Met (снип rs2228479, замена G на A) — одном из самых частых вариантов, связанных у европейцев с рыжими волосами и бледной кожей. Встречается он и в Европе, и в Азии, причем в Юго-Восточной Азии очень часто — у 32 % жителей (в Европе — 5,5 %), а особенно распространен на Тайване, где его частота достигает 71 %.
Вы скажете: но ведь у неандертальцев не нашли такого варианта MC1R! Как же он может быть неандертальским? Исследователи рассуждали так: мутация передается не сама по себе, а вместе с куском генома. Если на каком-то участке ДНК современных людей мы видим много расположенных достаточно близко друг к другу неандертальских мутаций, значит, по-видимому, весь кусок — неандертальского происхождения!
Ученые взяли участок 16-й хромосомы, содержащий ген MC1R, и с помощью базы данных проекта «1000 геномов» стали искать в нем специфические неандертальские мутации
[85] (их в статье называют «неандертальские информативные маркеры», НИМ). Таких НИМов в районе MC1R нашлось 59. Их комбинации, по мысли исследователей, маркировали участок ДНК, доставшийся данному человеку от неандертальца. Так вот, оказалось, что все найденные таким способом предположительно неандертальские варианты гена MC1R содержали эту самую замену Val92Met.
Чтобы проверить свой вывод, исследователи дополнительно генотипировали более 750 индивидов из 31 популяции мира. У всех проверяли снип rs2228479 и четыре ближайшие к нему позиции в ДНК, где могут быть неандертальские варианты. Участок решили считать «не-неандертальским», если во всех четырех позициях находились варианты, отличные от архаических. Однако оказалось, что все индивиды — обладатели замены Val92Met имели еще хотя бы два неандертальских варианта в проверяемых позициях. Значит, у всех, у кого найдена замена Val92Met, она находится на «неандертальском» участке ДНК!{11}
