Учёные, анализирующие геномы тысяч людей по всей Японии, обнаружили свидетельства о ранее незамеченной третьей предковой группе, ставящей под вопрос давно установившуюся теорию «двойного происхождения». Только что обнаруженные предки, судя по всему, связаны с древним народом эмиси, населявшим северо-восток Японии. Учёные также обнаружили унаследованную неандертальскую и денисовскую ДНК, связанную с такими заболеваниями, как диабет, сердечно-сосудистые заболевания и рак.
В течение десятилетий учёные верили, что популяция японцев по большому счёту произошла от двух древних групп: охотников-собирателей Дзёмон, тысячелетиями проживавших на архипелаге, и пришедших позже переселенцев из Восточной Азии, принёсших Японии возделывание риса и новые технологии.
Но крупный генетический анализ исследователей из Центра интегрированных медицинских наук RIKEN предполагает, что картинка куда более сложная.
Используя полногеномное секвенирование более 3200 человек со всей Японии, учёные обнаружили доказательства того, что существовала третья группа предков, связанная с северо-восточной Азией и, вероятно, с древним народом эмиси. Результаты, опубликованные в Scientific Advances, дают серьёзную поддержку всё чаще становящейся предметом дискуссий теорию «трёхсоставного происхождения» японцев.
Результаты также сообщили ещё об одном сюрпризе: население Японии генетически более разнообразно, чем считали многие учёные.
«Население Японии не так генетически однородно, как все думают, — говорит Чикаши Терао, руководивший исследованием в RIKEN. — Наш анализ показал в мелком масштабе структуру японской субпопуляции, которая прекрасно классифицирована в соответствии с географическими локациями страны».
Масштабная карта ДНК Японии
Чтобы исследовать глубокую генетическую историю Японии, учёные проанализировали образцы ДНК, собранные с семи регионов, простирающихся от Хоккайдо на севере и Окинавой на юге. Этот проект стал одним из крупнейших полногеномных исследований, когда-либо проводившихся на неевропейской популяции.
Вместо использования устаревших методов с ДНК-микрочипом, учёные воспользовались полногеномным секвенированием, где считываются почти все три миллиарда основных пар ДНК в геноме человека. Согласно исследователям это обеспечивает примерно в 3000 раз больше информации, чем традиционные способы.
«Полногеномное секвенирование даёт нам возможность собрать больше данных, что помогает нам обнаружить больше интересных вещей», — объясняет Терао.
Затем учёные скомбинировали генетическую информацию с общими анамнезами, диагнозами заболеваний, историями семей и результатами медицинских тестов, чтобы выстроить большую базу данных под названием Японская энциклопедия библиотеки полногеномного/экзомного секвенирования (JEWEL).
Одним из важнейших аспектов являются редкие генетические варианты. В этих необычных изменениях в ДНК иногда могут храниться данные о маршрутах миграции в древности и давно утраченных популяций предков.
«Наше обоснование состояло в том, что по редким вариантам иногда можно отследить древние популяции, и это может обеспечивать информацию для мелкомасштабных схем миграции в пределах Японии», — говорит Терао.
Тайный третий предок
Анализ показал удивительные региональные различия по всей Японии.
Сильнее всего дзёмонское происхождение проявилось на Окинаве, где оно было обнаружено в 28,5% образцов, в то время как западная Япония показала намного более низкий уровень в 13,4%. Исследователи обнаружили, что люди из западной Японии имели сильные генетические связи с ханьской популяции китайцев, скорее всего отражая большие волны миграции из континентальной Восточной Азии между 250 и 794 гг. н.э. Эти переселения также совпали с распространением системы правительства по китайскому типу, письменности и образования по всей Японии.
Только что обнаруженное связанное с эмиси происхождение было сконцентрировано на северо-востоке Японии и дальше к Западу становилось всё менее распространённым.
Результаты основываются на проведённых ранее исследованиях древней ДНК, опубликованных в 2021 году, где впервые была предложена идея о том, что современные японцы произошли от трёх крупных древних источников, а не от двух. Эти исследования предположили, что третье переселение, связанное c периодом Кофун сыграло основную роль в формировании современной Японии.
Недавние контрольные исследования продолжают подтверждать эту идею. Исследователи, анализирующие древние геномы и останки скелетов, обнаруживают всё больше доказательств того, что за несколько столетий через Японию прошли многочисленные волны переселений, создав намного больше слоёв популяционной истории, чем считалось ранее.
ДНК древних неандертальцев и денисовцев продолжает влиять на сегодняшнего человека
В исследовании также был изучен генетический материал, унаследованный от неандертальцев и денисовцев, двух древних групп человека, смешивавшихся с Homo sapiens десятки тысяч лет назад.
Учёные стали всё больше интересоваться тем, почему некоторые из этих древних фрагментов ДНК сохранились у современного человека, в то время как другие исчезли. Во многих случаях, унаследованные гены были связаны со здоровьем, адаптируемостью и риском заболеваний.
Например, предыдущие исследования показали, что тибетцы унаследовали связанную с денисовцами версию гена EPAS1, которая могла помочь людям выживать в высокогорной среде. Исследователи также ранее идентифицировали производную ДНК неандертальцев, связанную с серьёзными осложнениями от Covid-19 в некоторых популяциях.
Японское исследование генома идентифицировало 44 архаичных региона ДНК, до сих пор присутствующие в современных популяциях японцев, многие из которых присущи исключительно восточным азиатам. Один производный от денисовцев регион внутри гена NKX6-1 был связан с диабетом 2 типа и может повлиять на то, как некоторые пациенты реагируют на лечение семаглутидом.
Исследователями также обнаружены 11 производных от неандертальцев сегментов, связанных с такими заболеваниями, как ишемическая болезнь сердца, рак простаты и ревматоидный артрит.
По направлению к персонализированной медицине
Помимо отслеживания предков, исследователи полагают, что данная работа в перспективе может помочь здравоохранению.
Группа идентифицировала вредоносные варианты гена PTPRD, которые могут быть связаны с гипертензией, дисфункцией почек и инфарктом миокарда. Они также обнаружили распространённые, связанные с потерей функции варианты генов GJB2 и ABCC2, которые связаны с потерей слуха и хронической болезнью печени.
«Мы попытались обнаружить и каталогизировать связанные с потерей функции генные варианты, которые очень специфичны для японцев, и понять, почему у них выше вероятность быть носителями специфических черт и заболеваний, — говорит Терао. — Нам бы хотелось соединить популяционные различия с различиями в генетике».
Исследование отражает более масштабные изменения, происходящие в генетических исследованиях. В течение нескольких лет большинство крупных геномных баз данных усиленно концентрировались на людях европейского происхождения, ограничивая понимание учёными рисков болезней у других популяций.
Терао надеется, что расширение JEWEL за счёт других геномных данных азиатов поможет изменить это.
«Очень важно расширить это до азиатской популяции, чтобы в долгосрочной перспективе результаты стали бы полезными и для нас», — говорит он.
Перевод — Андрей Прокипчук, «XX2 ВЕК».
Материалы предоставлены Институтом физико-химических исследований (RIKEN).
Ссылки на статью: 10.1126/sciadv.adi8419, 10.1126/sciadv.abh2419, 10.1038/nature13408, 10.1038/s41586-020-2818-3.
Вам также может быть интересно: