Форма зубов позволяет восстановить генетическую историю человека
Исследователи из Тюбингенского университета показали, что форма человеческих зубов может быть использована для реконструкции генетических связей. Доктор Ханнес Ратманн и доктор Уго Рейес-Сентено из Гуманитарного центра перспективных исследований университета определили, какие конкретные стоматологические признаки лучше всего подходят для вывода о генетическом родстве, а какие могут отражать другие факторы, например, адаптацию к окружающей среде. Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Форма зубов сильно варьируется у разных людей и популяций. К распространённым признакам относятся рисунок борозд на коронках, относительный размер бугорков, количество корней, наличие или отсутствие зубов мудрости. Эти признаки наследуются, и некоторые из них встречаются с разной частотой у разных популяций, подобно тому как наследуется и варьируется ДНК. «Стоматологические признаки можно использовать в популяционно-генетических исследованиях, когда ДНК недоступна», — говорит Ханнес Ратманн. Зубы — самая твёрдая ткань в организме человека, и они часто хорошо сохраняются, даже когда сохранность связанных с ними скелетных останков и ДНК плохая.
Нейтральные признаки дают ценную информацию
«Большинство человеческих стоматологических признаков, вероятно, возникли случайно в результате генетического дрейфа, — говорит Ратманн. — Это эволюционный процесс, который считается нейтральным, не дающим особых преимуществ или недостатков для индивида или популяции». В то же время предполагалось, что некоторые признаки развивались ненейтрально в результате естественного отбора и адаптации, возможно, в ответ на жевательное поведение или факторы среды. «Зубы, эволюционирующие нейтрально, полезны для вывода о генетических связях и могут быть очень информативны для реконструкции человеческого прошлого», — добавляет Уго Рейес-Сентено. Чтобы разделить нейтральные и ненейтральные эволюционные механизмы, исследователи сравнили вариацию стоматологических признаков с вариацией нейтрально эволюционирующей ДНК в различных популяциях по всему миру.
«Для этого исследования мы разработали алгоритм, который мог сравнивать данные ДНК с общеупотребительными стоматологическими признаками и всеми возможными комбинациями этих признаков», — объясняет Ратманн. Исследователи провели обширные вычисления и рассмотрели более 130 миллионов возможных комбинаций признаков. Это позволило им выявить набор высокоинформативных комбинаций признаков, которые лучше всего сохраняют нейтральный генетический сигнал, — что делает их наиболее полезными для реконструкции генетических связей.
Широкие последствия для судебной медицины, археологии и палеоантропологии
Результаты могут быть применены в различных контекстах: идентификация неизвестных лиц в судебных случаях, исследование мобильности древних популяций в археологии и реконструкция происхождения и эволюции нашего вида с использованием ископаемых останков в палеоантропологии. «В таких исследованиях может оказаться, что ДНК невозможно извлечь из-за плохой сохранности или когда действуют ограничения на деструктивный отбор проб», — говорит Рейес-Сентено. Именно тогда стоматологические признаки становятся очень полезным заменителем ДНК. «Мы предлагаем, чтобы будущие исследования отдавали приоритет наиболее эффективным стоматологическим признакам и комбинациям признаков, найденным в нашем исследовании, так как они позволяют делать более точные выводы о генетических связях». Включение ненейтральных стоматологических признаков может, по словам исследователей, исказить результаты генетического анализа.