Десять тысяч лет выращивания картофеля повлияли на пищеварение коренных народов Анд
Картофель был основой питания жителей Анд на протяжении тысячелетий. Новое генетическое исследование показывает, что длительная зависимость от богатой крахмалом пищи могла повлиять не только на культуру и хозяйство региона, но и на человеческий геном. У коренных народов Анд обнаружено особенно большое число копий гена AMY1, участвующего в переваривании крахмала.
Учёные изучили генетические данные 3723 человек, представляющих 85 популяций мира. Самые высокие показатели выявили у коренных групп, живущих в перуанских Андах: в среднем у них насчитывалось около десяти копий AMY1. Для большинства людей в разных регионах планеты этот показатель составляет примерно семь копий.
Ген AMY1 отвечает за выработку слюнной амилазы — фермента, который начинает расщеплять крахмал уже во рту. Чем больше копий гена присутствует в ДНК, тем выше потенциальная способность организма производить этот фермент. Ранее специалисты неоднократно связывали большое количество копий AMY1 с рационом, в котором значительную роль играют картофель, злаки и другие крахмалистые продукты.
Исследователи предполагают, что заметное увеличение числа копий гена у жителей Анд началось примерно 10 тысяч лет назад. Этот период совпадает с формированием ранних земледельческих практик и постепенным одомашниванием картофеля. Таким образом, ген адаптации к крахмалу у коренных народов Анд мог формироваться под воздействием продолжительного питания культурами, которые обеспечивали большую часть калорий.
Генетический анализ также выявил признаки естественного отбора. По оценке авторов работы, носители десяти и более копий AMY1 могли иметь преимущество перед людьми с меньшим числом копий: вероятность выживания и успешного продолжения рода у них была выше примерно на 1,24%. На протяжении сотен поколений даже столь небольшая разница способна заметно изменить генетический состав целой популяции.
Чтобы установить механизм возникновения дополнительных копий, специалисты применили технологию сверхдлинного секвенирования ДНК. Она позволила рассмотреть крупные участки генома и обнаружить, что расширение группы копий AMY1 происходило благодаря рекомбинации — перестройке генетического материала. После этого варианты, связанные с повышенной активностью гена, могли закрепляться естественным отбором по мере того, как картофель становился постоянной частью рациона.
Похожие особенности нашли у акimel-одхэм — коренного народа, проживающего на юге Аризоны и севере Мексики. Однако доступная выборка оказалась слишком небольшой, чтобы провести для этой группы такой же подробный анализ естественного отбора. Тем не менее наблюдение показывает: сходные изменения могли возникать у разных народов независимо друг от друга, если их питание долгое время основывалось на крахмалистых продуктах.
Учёным ещё предстоит выяснить, какое именно преимущество дают дополнительные копии AMY1. Возможное объяснение связано с более эффективным извлечением калорий из пищи. Но ген может влиять и на другие процессы — обмен веществ, состав кишечной микробиоты или работу иммунной системы. Поэтому эволюция пищеварения крахмала у жителей Анд, вероятно, была сложнее, чем простое улучшение расщепления картофеля и других углеводов.
Открытие помогает по-новому взглянуть на генетика коренных народов Анд и картофеля. Этот продукт был не только сельскохозяйственной культурой, но и фактором, который на протяжении тысячелетий формировал образ жизни, демографию и, возможно, физиологию местных жителей. В холодных высокогорных районах клубни позволяли создавать запасы пищи, выдерживали сложные климатические условия и становились важнейшим источником энергии.
История выращивания картофеля в Андах началась задолго до появления письменных свидетельств. Древние общины постепенно отбирали растения с наиболее подходящими свойствами, развивая разнообразие сортов и способы хранения. Одним из таких методов была сушка и замораживание клубней, позволявшие сохранять продукт в течение длительного времени. Сочетание земледелия, сезонных запасов и высокой пищевой ценности картофеля создало устойчивую основу для жизни в горах.
При этом генетические результаты не означают, что все жители Анд обладают одинаковыми особенностями пищеварения или что число копий AMY1 напрямую определяет здоровье человека. Геном формируется под влиянием множества факторов, а рацион современных людей значительно отличается от питания древних земледельцев. Исследователи подчёркивают, что обнаруженная связь отражает статистическую тенденцию на уровне популяций, а не универсальное правило для каждого отдельного человека.
Полученные данные также важны для исследования происхождения сельского хозяйства картофеля. Генетические изменения в человеческих популяциях могут служить дополнительным свидетельством того, насколько глубоко древние культуры вошли в повседневную жизнь. Если растение становилось главным источником энергии на протяжении тысяч лет, его присутствие могло оставлять след не только в археологических слоях, но и в структуре человеческой ДНК.
Таким образом, картофель оказался частью длительного взаимодействия человека и окружающей среды. Его одомашнивание изменило экономику Анд, пищевые привычки и систему расселения, а теперь генетические исследования показывают возможные последствия этой истории для пищеварения. Пример жителей Анд демонстрирует, как сельское хозяйство и рацион способны постепенно влиять на эволюцию человека.