Естественный отбор происходит среди людей прямо сейчас — высоко в горах Непала, как выяснили учёные.
Новое исследование показывает, что по сравнению со своими сверстницами этнические тибетские женщины, которые физиологически лучше приспособлены к жизни в условиях низкого содержания кислорода на больших высотах, рожают больше детей. Это указывает на то, что эти полезные черты в настоящее время «отбираются», то есть существует эволюционное давление, направленное на их передачу следующему поколению.
Другими словами, происходит естественный отбор.
Исследователи раскрыли свои выводы в исследовании, опубликованном 21 октября в журнале PNAS. В исследовании приняли участие более 400 женщин в возрасте от 46 до 86 лет, которые живут в деревнях, расположенных в районе Верхний Мустанг в Непале на границе с Тибетом. Деревни расположены на высоте от 11 500 до 13 500 футов (от 3500 до 4100 метров) над уровнем моря.
Люди, живущие на больших высотах, сталкиваются с суровыми условиями окружающей среды, в том числе с низким атмосферным давлением, которое уменьшает количество кислорода, доступного организму. Из-за низкого уровня кислорода ткани могут перестать функционировать, что приводит к таким симптомам, как спутанность сознания и затруднённое дыхание. В более тяжёлых случаях этого состояния, называемого гипоксией, у людей могут развиться смертельные заболевания, такие как острая горная болезнь или высокогорный отёк мозга, при котором мозг набухает.
Низкое содержание кислорода в окружающей среде особенно опасно для беременных женщин, живущих на больших высотах, из-за повышенного риска преэклампсии — потенциально смертельного состояния, связанного с повышением артериального давления. Они с большей вероятностью родят детей с низкой массой тела при рождении. Поэтому в популяциях, живущих на больших высотах, может наблюдаться сильное давление отбора в пользу признаков, которые помогают повысить выживаемость как во время, так и после беременности.
Предыдущие исследования показали, что у тибетцев есть физиологические особенности и варианты генов, которые помогают им легче выживать в условиях низкого содержания кислорода, чем людям без этих особенностей. В новом исследовании учёные хотели выяснить, можно ли связать эти генетические и физиологические особенности с репродуктивным успехом, чтобы показать, что в этих популяциях происходит эволюция посредством естественного отбора.
В биологии "репродуктивный успех" обычно измеряется количеством произведенного организмом потомства, потому что это отражает количество раз, когда он передавал свои гены. Итак, исследователи записали, сколько детей родили женщины в этих деревнях. Они также провели различные физиологические измерения и проанализировали ДНК женщин.
Они обнаружили, что у женщин, родивших больше всего детей, был обычный уровень гемоглобина — белка в крови, отвечающего за транспортировку кислорода. Но их гемоглобин мог переносить больше кислорода, чем у женщин, родивших меньше детей.
Кроме того, у женщин с большим количеством детей был более интенсивный кровоток в лёгких. А их левые желудочки — камеры сердца, которые перекачивают насыщенную кислородом кровь в организм — были шире, чем у женщин с меньшим количеством детей. Более широкий желудочек означает, что больше насыщенной кислородом крови может попасть в ткани человека за одно сердцебиение.
В ходе отдельного анализа исследователи обнаружили, что около 80% женщин, участвовавших в исследовании, имели версию гена EPAS1, который, как считается, снижает концентрацию гемоглобина в крови. Это может показаться нелогичным, поскольку чем меньше гемоглобина, тем меньше кислорода может переносить кровь. Однако слишком большое количество гемоглобина может сгущать кровь, делая людей уязвимыми к развитию состояния, известного как хроническая горная болезнь.
Тот факт, что вариант EPAS1 так распространён, говорит о том, что эта версия гена передаётся из поколения в поколение.
Эти новые результаты проливают свет на то, как происходит эволюция и адаптация у людей, рассказала Live Science соавтор исследования Синтия Болл, почётный профессор антропологии в Университете Кейс Вестерн Резерв в Огайо. Полученные результаты могут быть применены в медицине — например, они потенциально могут дать представление о заболеваниях, связанных с низким уровнем кислорода, таких как астма и другие заболевания лёгких, предположила она.