Moderní lidé se křížili s denisovany v Asii, což jim dalo genetickou adaptaci k regulaci zinku, která pomohla lidem adaptovat se na chladné podnebí, což je dnes vlastnost rozšířená mezi neafrickými populacemi. Tato adaptace, i když je prospěšná pro adaptaci na chlad, může také jednotlivce predisponovat k různým psychickým poruchám.
Výzkum naznačuje, že pozorovaná genetická varianta, která ovlivňuje regulaci zinku, by mohla naznačovat evoluční výhodu v adaptaci našich předků na chlad.
Přibližně před 60 000 lety se moderní lidé vydali na migraci z Afriky, migraci často označovanou jako událost „Out of Africa“. Po příjezdu do Asie se tito lidé setkali s Denisovany. Toto setkání pravděpodobně vedlo ke směsi konfliktu a spolupráce, ale také k různým hybridizacím. Ve skutečnosti i dnes moderní lidé uchovávají v našem genomu genetické varianty denisovanského původu, což potvrzuje tyto počáteční interakce.
Nyní tým vedený Institutem evoluční biologie (IBE), společným centrem Španělské národní výzkumné rady (CSIC), Pompeu Fabra University (UPF) a Ústavu medicíny a biologických věd (MELIS) UPF , dospěl k závěru. Identifikována jedna z nejrozšířenějších stop genetického dědictví vyhynulého denisovanského druhu u moderních lidí. Tým Eleny Boschové, hlavní výzkumné pracovnice IBE, a Rubéna Vicentea, hlavního výzkumníka MELIS-UPF, zjistil, že tato genetická adaptace pomohla skupinám předků Ten moudrý Aby se přizpůsobili chladu.
Pozorovaná varianta, která se podílí na regulaci zinku a má roli v buněčném metabolismu, by mohla být také důvodem, který moderního člověka predisponuje k psychiatrickým poruchám, jako je deprese nebo schizofrenie.
Genetická variace v regulaci zinku mohla znamenat evoluční výhodu
Jak adaptace utváří současné genetické variace v lidských populacích, je v evoluční genetice velmi zajímavá.
Na základě této otázky identifikoval tým Eleny Bosch adaptivní variantu mezi současnými lidskými skupinami v oblasti našeho genomu, která se velmi podobá genomu vyhynulé skupiny předků: Denisovanů.
Geografická distribuce identifikované substituce v genu SLC30A9 v současných lidských populacích a možné scénáře pro zavedení Denisovana. Původ SLC30A9 odpovídá verzi genu před zkřížením mezi Denisovanem a Sapiens. Varianta SLC30A9 odkazuje na verzi sdílenou s Denisovanem. Kredit: Jorge Garcia a Elena Bosch. Pod licencí Creative Commons 4.0. Vytvořeno v rozložení mapy.
„Prostřednictvím genomické analýzy jsme si všimli, že pozorovaná genetická varianta pochází z našeho křížení se starověkými lidmi v minulosti, možná s denisovany,“ říká Anna Rocca-Humbert, spoluprvní autorka studie. Tým vyloučil neandrtálské dědictví, protože tyto populace tuto mutaci nemají.
„Zdá se, že tato změna byla prospěšná a ukázalo se, že je selektivní výhodou pro lidi. V důsledku toho tato změna SLC30A9 „Gen byl vybrán pro současnou populaci a dostal se k ní,“ dodává Jorge Garcia Calleja, spoluprvní autor studie.
Laboratoř evoluční populační genetiky, vedená Bushem, chtěla vědět, jaké změny tato genetická rozmanitost denisovanského původu způsobuje na buněčné úrovni. „Zjistili jsme, že tato mutace má rozhodně důsledky pro transport zinku v buňce, a tak jsme kontaktovali Vicenteho tým,“ vzpomíná Elena Bosch, hlavní řešitelka IBE a spoluvedoucí studie.
Regulace zinku: klíč k adaptaci na chlad
„Elena mě kontaktovala, protože její tým zaznamenal změnu v amino kyselý V transportéru zinku, který byl mezi dnešními populacemi Afriky a Asie velmi odlišný. Odtud jsme si začali klást otázky a hledat odpovědi,“ komentoval Rubén Vicente.Jeho tým ve skupině Biofyzika imunitního systému v Laboratoři molekulární fyziologie se ujal technické výzvy studovat pohyb zinku v buňkách.
Znázorněte, že část transportéru se nachází v mitochondriích mikroskopickým zobrazením STED s vysokým rozlišením s buňkami HEZ293 transfekovanými transportérem zinku ZnT9 (zelená). Ve fialové barvě je mitochondriální protein TOM 20 a v bílé barvě je lokalizován v mitochondriích. Kredit: Ruben Vicente.
Zinek, nezbytný prvek pro lidské zdraví, je důležitým poslem, který přenáší informace z vnějšku dovnitř buněk a mezi různými buněčnými kompartmenty. Nedostatek zinku způsobuje růstové, neurologické a imunitní poruchy, ačkoli „jeho regulace je stále špatně studována kvůli nedostatku molekulárních nástrojů ke sledování toku zinku“.
Vicenteho laboratoř zjistila, že pozorovaná varianta způsobuje novou rovnováhu zinku v buňce a podporuje změnu metabolismu. Změnou endoplazmatického retikula a mitochondrií v buňkách vede tento rozdíl k potenciální metabolické výhodě pro řešení nepřátelského klimatu. „Pozorovaný fenotyp nás vede k úvahám o možné adaptaci na chlad,“ zdůrazňuje Vicente.
Denisovské genetické dědictví může ovlivnit duševní zdraví populací v Evropě a Asii
Transport zinku je také zapojen do nervového systému Vzrušení a hraje roli v duševní rovnováze a zdraví lidí.
Tým naznačuje, že varianta tohoto přenašeče zinku, který je exprimován ve všech tkáních těla, je spojena s větší náchylností k trpět některými psychickými chorobami. Patří mezi ně anorexie nervosa, porucha hyperaktivity, Poruchou autistického spektraBipolární porucha, deprese, obsedantně-kompulzivní porucha a schizofrenie.
„V budoucnu může rozšíření této studie o zvířecí modely objasnit tuto predispozici trpět duševními chorobami,“ zdůrazňuje Vicente.
Genetická varianta zanechala globální stopu, s výjimkou Afriky
Ačkoli tato varianta byla založena v Asii jako výsledek hybridizace mezi denisovany a Ten moudrýRozšířil se také do evropských a indiánských populací. Ve skutečnosti je přítomen v populacích po celé planetě, i když v případě afrických populací je méně častý.
Tým naznačuje, že Denisovanova genetická adaptace měla pravděpodobně největší dosud objevený zeměpisný rozsah. „Například alternativa in Pouze 1 Dědičný denisovan gen umožňuje adaptaci na život ve vysokých nadmořských výškách, ale vyskytuje se pouze u Tibeťanů. V našem případě se však dopad vztahuje na všechny populace mimo Afriku.“
Odkaz: „Lidská genetická adaptace související s buněčnou homeostázou zinku“ od Ana Roca Humbert, Jorge García Calleja, Marina Vogel González, Alejandro Fierro Villegas, Gerard El Raja, Victor Herrera Fernandez, Anja Bošnjak, Gerard Montagne a Esteban. Gutierrez, Felix Campillo, Ruben Vicente a Elena Bosch, 25. září 2023, Genetika PLOS.
doi: 10.1371/journal.pgen.1010950
