Гены народа туркана раскрыли секрет выживания в условиях засухи

Совместная работа исследователей из США и Кении, а также общин туркана на севере Кении, позволила раскрыть ключевые генетические адаптации, лежащие в основе выживания в жаркой и засушливой среде. Новое исследование показывает, как естественный отбор позволил этому скотоводческому народу процветать в экстремальных условиях.

Анализ геномов туркана, опубликованный в журнале Science, демонстрирует, как активность определенных генов менялась на протяжении тысячелетий. Это позволило народу выработать уникальные физиологические приспособления для жизни в суровой пустыне, где нехватка воды и сильная жара определили их образ жизни. Родина туркана – это обширный засушливый ландшафт, где тень и вода являются редкостью. Обеспечение водой себя и своих стад коз и верблюдов – ежедневная задача, путь за которой может занимать несколько часов по раскаленной местности.

Традиционная диета скотоводов отражает их изобретательность: по оценкам, 70–80% питательных веществ они получают из животных источников – в основном молока, крови и мяса. Это распространенное решение в скотоводческих обществах по всему миру, где выращивание сельскохозяйственных культур невозможно. Изучая образ жизни туркана, исследователи обнаружили поразительный парадокс. «Около 90% людей, которых мы обследовали, были обезвожены, но в целом здоровы», – отметил один из руководителей проекта, профессор Жюльен Айролес.

После консультаций со старейшинами и местными чиновниками здравоохранения команда получила разрешение на сбор образцов ДНК. В сотрудничестве с общиной было секвенировано 367 полных геномов и проанализировано более 7 миллионов генетических вариантов. Анализ выявил восемь участков ДНК, подвергшихся естественному отбору, но один ген, STC1, выделялся особенно сильно. Этот ген экспрессируется в почках и выполняет две жизненно важные функции. Во-первых, он помогает организму сохранять воду, позволяя туркана концентрировать мочу. Во-вторых, он может защищать почки от отходов, образующихся при употреблении богатой пуринами пищи, такой как красное мясо. Эти отходы, в том числе мочевина и мочевая кислота, у многих людей могут приводить к подагре – заболеванию, которое редко встречается у туркана.

Примечательно, что время появления этих генетических адаптаций, по-видимому, совпадает с опустыниванием северной Африки около 5 000 лет назад. Это убедительный пример того, как человеческие популяции эволюционировали в ответ на серьезные изменения окружающей среды. «Это исследование демонстрирует, как наши предки успешно адаптировались к резким климатическим сдвигам посредством генетической эволюции», – отметил доктор Эпем Эсекон, руководитель департамента здравоохранения и санитарии округа Туркана.

Однако история не заканчивается в пустыне. По мере миграции все большего числа туркана в города проявляется тревожная закономерность: те самые генетические черты, которые помогают выжить, теперь могут нести скрытые риски. Это явление, известное как «эволюционное несоответствие», возникает, когда адаптации, сформированные в одной среде, становятся недостатками в другой. Сравнивая биомаркеры и экспрессию генов у городских жителей туркана и их родственников-скотоводов, ученые обнаружили дисбаланс, который может предрасполагать к хроническим заболеваниям, таким как гипертония или ожирение.

«С переходом все большего числа людей от сельского к городскому образу жизни мы также наблюдаем изменение в структуре заболеваний», – говорит исполняющий обязанности генерального директора Кенийского института медицинских исследований (KEMRI), профессор Элайджа Сонгок. Эволюционное несоответствие, вероятно, приводит к высоким показателям «болезней образа жизни» по всему миру, таких как диабет, ишемическая болезнь сердца и высокое кровяное давление. Понимание этих механизмов поможет в разработке программ здравоохранения для туркана и других традиционных культур, адаптирующихся к быстро меняющейся среде.

Этот исследовательский проект, известный как Turkana Health and Genomics Project (THGP), с самого начала был сосредоточен на совместном производстве знаний, объединяя геномную науку с традиционным экологическим и антропологическим опытом. «Работа с народом туркана изменила ход нашего исследования, – подчеркнул Соспетер Нджеру, один из руководителей THGP. – Их понимание своей среды, образа жизни и здоровья было необходимо для того, чтобы связать наши генетические находки с реальной биологией и стратегиями выживания».

В то время как мир сталкивается с быстрыми изменениями окружающей среды, история туркана предлагает как вдохновение, так и практические выводы. Их опыт становится все более ценным по мере того, как изменение климата создает новые глобальные проблемы. В настоящее время исследовательская группа создает подкаст на родном языке туркана, чтобы поделиться результатами исследования и предложить практические рекомендации по здоровью, связанные с переходом к новому образу жизни. «Во всем мире коренные общины, подобные туркана, являются важными партнерами в расширении наших знаний о человеческой устойчивости», – заключил доктор Дино Мартинс, директор Института бассейна Туркана.