Новости и мнения

Свободные дайверы из Юго-Восточной Азии эволюционировали большие селезенки

Адаптация дает лучшую выносливость людям бахау, известным как морские кочевники, за счет увеличения размера селезенки и, в свою очередь, увеличения количества насыщенных кислородом эритроцитов при погружении.

Исследователи определили генетический вариант, который, вероятно, приводит к увеличению селезенки среди людей бахау в Юго-Восточной Азии, обеспечивая лучшую выносливость для свободного погружения в океан. Исследование, опубликованное сегодня (19 апреля) в Cell , является необычным примером естественного отбора у современных людей, который, вероятно, происходил на протяжении сотен или тысяч лет.

«Это замечательный пример того, как люди могут за относительно короткое время адаптироваться к местной среде», – говорит соавтор исследования Расмус Нильсен из Калифорнийского университета в Беркли.

Люди бахау живут в деревнях, разбросанных по всей Юго-Восточной Азии, проводя большую часть своего дня, используя традиционные копья и другое простое оборудование для сбора рыбы и моллюсков путем свободного дайвинга – затаив дыхание. Они жили на этом способе охоты более 1000 лет.

В организме человека есть несколько приемов, позволяющих увеличить время, проводимое под водой в условиях дефицита кислорода. Один из способов – повысить выработку эритроцитов, что позволяет более эффективно доставлять кислород к органам и тканям или расширять объем легких. Третья адаптация, которую авторы описывают впервые сегодня, – это увеличение размера селезенки, в которой накапливаются насыщенные кислородом эритроциты, и во время погружения они сжимаются, чтобы выпустить клетки крови в кровообращение.

Мелисса Илардо , которая была аспирантом в Университете Копенгагена, когда делала эту работу, стремилась понять, развили ли Бахау свои собственные стратегии, чтобы справиться с гипоксией во время плавания. Она побывала в приморских деревнях на полуострове Центральный Сулавеси, недалеко от Индонезии, где проживают как бахау, так и не связанное с этим население, жители Салуана, и приняли на работу 43 бахау и 33 человека из Салуана для участия. Илардо измерял их размеры селезенки с помощью ультразвукового аппарата и брал образцы слюны для секвенирования генома. Она интересовалась селезенкой, потому что орган может быть довольно большим у некоторых ныряющих морских млекопитающих.

До своих поездок Илардо провела месяцы, изучая индонезийский язык, индонезийский язык, на котором бахау говорят в дополнение к своему родному языку, чтобы она могла общаться с ними напрямую и передавать им результаты исследований. «Я хотел убедиться, что это было совместное усилие», – говорит Илардо.

Илардо и ее коллеги обнаружили, что селезенки людей бахау были примерно на 50 процентов больше по сравнению с салуанами, даже с учетом пола, возраста, веса и роста людей.

Затем команда сравнила геномные последовательности участников Бахау и Салуана с таковыми у ханьцев как контрольной, не связанной группы. Сканируя варианты, группа определила 25 лучших полиморфизмов, которые были уникальны для геномов Бахау, предполагая, что давление естественного отбора работало. Авторы исследования создали филогенетическое древо, рассчитав, что бахау и салуаны разошлись около 15 000 лет назад, предполагая, что уникальные бахау генетические варианты возникли спустя некоторое время после этой дивергенции.

«Анализ, подобный этому, помогает получить эмпирические данные о траектории естественного отбора у наших видов и сроках этих процессов», – пишет Синтия Белл , антрополог из Университета Case Western Reserve в Кливленде, который также не принимал участия в работе. в электронном письме к ученому .

Среди лучших хитов был вариант, смежный с геном для PDE10A, циклической нуклеотидной фосфодиэстеразы, участвующей в регуляции сокращения гладких мышц, включая мышцы, окружающие селезенку. Этот генотип ранее был связан с экспрессией PDE10A в нервной ткани и в щитовидной железе, а также был связан с уровнями гормонов щитовидной железы. У мышей исследователи обнаружили, что уровень гормонов щитовидной железы влияет на размер селезенки.

«Эта работа является первым доказательством генетической адаптации у людей, ныряющих в воду, и объясняет генетические пути, важные для толерантности к гипоксии», – говорит Татум Саймонсон , изучающий физиологию и генетику высотной адаптации в Калифорнийском университете в Сан-Диего, и не участвовал в работе, пишет в электронном письме The Scientist .

Главный хит команды, вариант, смежный с геном BDKRB2 , является единственным другим геном, который ранее был обнаружен как связанный с реакцией человека на погружение, но не с размером селезенки. «Мы понятия не имеем, что он делает, чтобы изменить рефлекс погружения. Это то, что мы хотели бы изучить дальше », – говорит Нильсен.

Для Била есть много оставшихся вопросов из этого исследования, включая агент естественного отбора, который привел к увеличению селезенки, а также есть ли дополнительные фенотипические различия между людьми Bajau и группами, не занимающимися дайвингом.

Среди популяций, живущих на больших высотах , которым также приходится сталкиваться с низким уровнем кислорода, исследователи ранее обнаружили различные генетические адаптации, сходящиеся к одному и тому же фенотипу, которые каким-то образом влияют на количество эритроцитов, отмечает Теодор Шурр , антропологический генетик из Университет Пенсильвании, который не участвовал в исследовании. «Это новое исследование добавляет увеличение объема селезенки как новую адаптацию, благодаря которой люди могут сохранять и использовать кислород перед лицом низкого уровня кислорода, на этот раз под водой», – говорит Шурр. «Было бы интересно сравнить объем легких и другие фенотипы среди ныряющих популяций и тех, кто живет на больших высотах», – добавляет он.

По словам Саймонсона, эти результаты могут также иметь значение для людей с гипоксией, такими как апноэ во сне или сердечно-легочные заболевания, поскольку они могут дать представление о том, как генетические вариации способствуют реакциям человека на гипоксию.

М. А. Илардо и др., «Физиолого-генетическая адаптация к дайвингу у морских кочевников», Cell, doi.org/10.1016/j.cell.2018.03.054, 2018.

Обсуждение

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *