На бабуинов действует скрытый отбор против межвидового скрещивания

Межвидовое скрещивание широко распространено среди приматов. Около 20–30% человекообразных обезьян, мартышек и других видов приматов скрещиваются и смешивают свои гены с другими. Даже человек современного типа несет в себе часть генов от вымерших неандертальцев и денисовцев, с которыми наши предки встречались и спаривались, после того как мигрировали из Африки в Европу и Азию. Существует предположение, что на древних гоминид действовал отбор, направленный против гибридных особей, однако проверить эту гипотезу сложно.

Стремясь лучше понять возможные издержки и преимущества генетического смешения у приматов, ученые из США вместе с сотрудниками кенийского исследовательского проекта Amboseli Baboon изучили последствия скрещивания двух близкородственных видов бабуинов — желтого павиана Papio cynocephalus и павиана анубиса P. anubis — в пределах национального парка Амбосели в Кении и вокруг него.

Ученые использовали данные, собранные за 50 лет непрерывного наблюдения павианов в пределах перекрывания ареалов обитания двух видов. Не было выявлено признаков того, что гибриды живут хуже своих собратьев. Некоторые особи даже обладали явными преимуществами, такими как ускоренное созревание и более высокий успех спаривания. С другой стороны, зона гибридизации была узкой, что говорило об ограничении генного потока какими-то факторами отбора.

Авторы секвенировали 430 геномов диких павианов из национальных парков Амбосели на юге Кении и Микуми в Танзании, а также использовали 36 ранее опубликованными геномов и 39 геномов павианов, содержащихся в неволе. Данные охватывали девять поколений животных.

Ученые обнаружили, что все бабуины в Амбосели — гибриды: желтые павианы, в среднем треть генома которых унаследована от анубисов. Некоторые из особей приобрели ДНК анубисов из-за скрещивания, которое произошло совсем недавно, в течение последних семи поколений. Но почти для половины исследуемых особей смешение произошло сотни и тысячи поколений назад.

Далее исследовали действие отбора против интрогрессии (привнесения в генофонд вида генетического материала другого вида), причем использовали те же методы, которыми в других работах исследовали интрогрессию неандертальских и денисовских видов в геном человека. Например, в генофонде популяции Амбосели преобладают желтые павианы, и если гибридизация вредна, то чем сильнее отличие аллелей анубиса, тем реже они должны встречаться. Эти предположения подтвердились.

Аналогичным образом, из генома должны исчезать варианты регуляторных участков, привнесенные гибридизацией. Ученые измерили активность 10 192 генов в клетках крови бабуинов с помощью РНК-секвенирования, и результаты говорили о том, что естественный отбор с большей вероятностью отсеивает заимствованные у другого вида участки регуляторной ДНК, которые нарушают экспрессию генов. (А именно, 15% генов с максимальным ожидаемым эффектом от внедрения аллеля анубиса на 1,5% реже содержали такой аллель, чем 15% с минимальным эффектом.)

Таким образом, определенные фрагменты ДНК анубиса дорого обошлись гибридам, которые их унаследовали: очевидно, они отрицательно влияли на их выживание и размножение и поэтому с меньшей вероятностью проявляются в геномах их потомков.

Эти результаты согласуются с предположением о том, что нашим далеким предкам тоже дорого обошлась метисация с неандертальцами и денисовцами. Но чем конкретно были вредны гены неандертальцев и денисовцев — сказать трудно.

«Мы не говорим, что именно это гены неандертальцев и денисовцев сделали с людьми. Но случай с бабуином ясно дает понять: геномные доказательства издержек гибридизации могут согласовываться с тем фактом, что животные-гибриды способны не только выживать, но часто и процветать», — говорит одна из главных авторов исследования Дженни Танг из университета Дьюка (сейчас она работает в Институте эволюционной антропологии Макса Планка в Германии).