Генетика человека: взгляд в зеркало
Эволюционные анализы, опубликованные в Genome Biology and Evolution (GBE), позволяют лучше понять нас как вид. Последний виртуальный выпуск журнала по генетике человека освещает самые интересные исследования за последние полтора года.
С момента завершения масштабного Проекта "Геном человека" (стоимость ~$3 млрд) технологии секвенирования совершили прорыв. На сегодня секвенировано около миллиона человеческих геномов. Расшифровка этих данных требует новых аналитических методов и интеграции знаний из физиологии, медицины, популяционной генетики, биоинформатики и эволюционной биологии.
Что делает нас людьми?
Ключевая область — поиск отличий человека от других приматов. Исследования указывают на роль транскрипционной регуляции и изменений в экспрессии генов:
- Edsall et al. (2019): Обнаружены значительные межвидовые различия в доступности хроматина у пяти видов приматов.
- Swain-Lenz et al. (2019): Различия в хроматине рядом с генами липидного метаболизма могут объяснять более высокий процент жира в организме человека.
- Arakawa et al. (2019): Человеко-специфичное увеличение транскрипции четырех генов структурных белков может быть причиной большей толщины и прочности кожи.
- Perdomo-Sabogal and Nowick (2019): Каталог белков-регуляторов транскрипции показал связь определенных транскрипционных факторов с генами под положительным отбором, включая гены, ассоциированные с шизофренией, развитием глаз и фертильностью.
Роль мутаций в эволюции человека
- Galeota-Sprung et al. (2020): Показали, что мутационная нагрузка была бы терпима, даже если бы значительная часть генома человека находилась под действием отбора.
- Castellano et al. (2020): Выявили, как частота рекомбинации, плотность генов и мутационная скорость формируют паттерны генетического разнообразия у человека и других гоминин.
- Prendergast et al. (2019): Обнаружены уникальные смещения в мутациях на соседних нуклеотидных сайтах у человека, что указывает на особые эволюционные силы.
Генетика популяций и адаптация
Исследования выявляют связь генетических различий с историей и адаптацией популяций:
- Harris et al. (2019): Предки коренных американцев несли архаичную версию полиморфизма в генах десатураз жирных кислот (FADS), что может повышать риск дефицита питательных веществ из омега-3 и омега-6 кислот.
- Jonnalagadda et al. (2019): Идентифицированы аллели, связанные с цветом радужки и пигментацией кожи у южноазиатских популяций.
- Vicuña et al. (2019): Обнаружены генетические варианты, возможно, позволившие предкам коренных народов Анд адаптироваться к высокому содержанию мышьяка в воде в пустыне Атакама (Чили).
- Eaaswarkhanth et al. (2020): У жителей Кувейта найдены признаки положительного отбора в регионе гена TNKS, что могло дать преимущество в условиях пустыни Аравийского полуострова, но имеет последствия для риска метаболических нарушений и гипертонии у современных потомков.
Генетика, здоровье и болезни
Исследования проливают свет на механизмы здоровья и болезней:
- Reher et al. (2019): Гены главного комплекса гистосовместимости (MHC) сохраняют высокое разнообразие как у архаичных, так и у современных людей, несмотря на общее снижение генетического разнообразия у неандертальцев.
- Lin and Gokcumen (2019): Охарактеризована мелкомасштабная структурная вариация в геноме человека, выявлены "горячие точки", связанные с адаптивными и биомедицинскими признаками (например, кластеры генов альфа- и бета-гемоглобина, идиопатическая низкорослость).
- Liu et al. (2019): Изучение образцов из одной опухоли при гепатоцеллюлярной карциноме показало, что митохондриальный геном эволюционирует нейтрально, что опровергает гипотезу о положительном отборе митохондриальной ДНК для развития опухоли.
Эти работы демонстрируют новейшие подходы в генетике человека — области, которая помогает определить, кто мы есть как вид, и раскрыть тайны миграции и адаптации, утраченные в истории.