Заселение Среднего Востока изучили по геномам современных людей

Исследователи из Института Сенгера вместе с коллегами из ОАЭ и Саудовской Аравии применили метод секвенирования связанных прочтений (linked-read sequencing) для изучения полногеномных последовательностей людей из стран Среднего Востока. Особенность метода — добавление одинаковых баркодов к коротким последовательностям, полученных из одной и той же длинной последовательности. Это позволяет более однозначно произвести сборку генома, особенно в тех участках, где присутствуют повторы.

Среди 23,1 миллионов найденных однонуклеотидных вариантов (SNV) обнаружены 4,8 миллиона, которые ранее не были аннотированы в других геномах. При этом 370 тысяч таких уникальных вариантов не являются редкими для региона и потому могут быть учтены в дальнейших медицинских исследованиях. Авторы отмечают, что многие из этих SNV не могли бы быть обнаружены при стандартном секвенировании методом коротких прочтений.

Удалось также выяснить подробности заселения Среднего Востока — региона, который имел огромную значимость в истории человеческой цивилизации. Большое количество маркеров позволило исследовать историю популяций региона на промежутке от 100 тысяч до тысячи лет назад.

Исследование подтверждает, что имело место единичное событие переселения части популяции людей из Африки, от которой и произошли все современные внеафриканские люди. Перед распространением человечества по земному шару произошло смешение с неандертальцами. Теория о вкладе в популяцию Среднего Востока более ранних миграций людей из Африки не подтвердилась.

На Среднем Востоке прослеживаются две относительно генетически независимые популяции — на Аравийском полуострове и в Леванте и Ираке. Различия начали накапливаться 15–20 тысяч лет назад. Так, в Леванте, но не в Аравии отмечался быстрый рост населения, возможно, связанный с развитием сельского хозяйства.

Интересно, что на Аравийском полуострове снижен вклад геномов неандертальцев в современный геном по сравнению с популяциями современных Европы и Восточной Азии. Ученые объясняют это вкладом относительно новых событий миграции из Африки, а также примесью базальной евразийской популяции (гипотетическая древняя популяция, которая раньше всех отделилась от общего предка остальных неафриканских групп — европейцев, населения Западной Азии — и не скрещивалась с неандертальцами).

Удалось пронаблюдать также генетические следы миграции древних иранцев из Леванта через Аравию в Африку, происходившей относительно недавно — 3,5–2 тысячи лет назад и, видимо, способствовавшей распространению семитских языков.

Не подтвердилась теория, согласно которой Саудовская Аравия была заселена выходцами с территории Леванта. Исследование показывает, что территорию Саудовской Аравии заселила независимая популяция. Численность ее резко снизилась примерно 6 тысяч лет назад из-за опустынивания. Подобное же «бутылочное горлышко» левантийская популяция прошла около 4,2 тысяч лет назад (по времени это совпадает с великой засухой, способствовавшей падению Древнего царства в Египте и Аккадской империи.). Предыдущее резкое снижение численности населения происходило 50–70 тысяч лет назад в общей предковой популяции Леванта/Саудовской Аравии. Прохождение через «бутылочные горлышки», возможно, способствовало закреплению в популяции некоторых медицински значимых генетических вариантов. Например, в ОАЭ широко распространен вариант, увеличивающий вероятность диабета 2 типа.

«Небольшой эффективный размер популяции в течение продолжительного времени, особенно в сочетании с недавней практикой кровнородственных браков, можно использовать для изучения менделевских и сложных признаков, поскольку индивиды с большей вероятностью несут гомозиготные мутации потери функции и могут служить в качестве естественных “генных нокаутов у человека”», — пишут авторы в заключении.

Еще одна интересная часть исследования — генетические сигналы отбора, то есть быстрые изменения частот генов, которые могли быть вызваны изменением условий жизни. В ОАЭ и Саудовской Аравии достигает 50% частота одного редкого в других регионах варианта, ассоциированного с геном лактазы и связанного с усвоением молочных продуктов взрослым человеком. По-видимому, его частота выросла в последние десять тысячелетий. Постоянная активность лактазы у взрослых наблюдается там, где есть молочное скотоводство, а также у народов, живущих в засушливом климате, для которых молоко становится источником жидкости.

Исследователи подчеркивают, что именно метод секвенирования связанных прочтений делает возможными подобные исследования. Помимо интересных исторических сведений, полученные данные позволят адаптировать геномные медицинские исследования для популяций Среднего Востока.