Генетики пояснили зв'язок шизофренії з неандертальською спадщиною людини

Дослідники з Вашингтонського університету показали, що ділянки ДНК, які потрапили в геном сучасної людини в результаті гібридизації з неандертальцями, досі впливають на експресію генів людини. Зокрема, ДНК, що дісталася від неандертальців, впливає на прояви таких ознак, як зростання і ризик розвитку шизофренії. Стаття опублікована в журналі.

Ранні люди сучасного типу () після своєї міграції з Африки до Євразії (близько 70 тисяч років тому) змішувалися з іншими видами стародавніх людей, у тому числі з неандертальцями і денисовськими людьми. Неандертальці вимерли близько 40 тисяч років тому, проте в геномі сучасних людей (не рахуючи корінних жителів Центральної і Південної Африки) досі залишається близько 2-3 відсотків генів неандертальців. У попередніх дослідженнях було показано, що гени неандертальців допомогли сучасній людині адаптуватися до незвичних умов після міграції з Африки. Зокрема, неандертальці передали сучасній людині гени, кодуючі білки, що впливають на імунітет і пігментацію шкіри.

Хоча вчені можуть простежити, які саме фрагменти передалися сучасній людині від неандертальців, питання про те, чи відрізняється експресія неандертальських варіантів генів від генів сучасної людини, досі залишається відкритим. Причина цього - в першу чергу в тому, що оцінити експресію генів у самих неандертальців безпосередньо неможливо: РНК зберігається гірше, ніж ДНК, і її не можна виділити з викопних останків неандертальців і відсеквенувати.

Автори нової статті, щоб вирішити цю проблему, знайшли для свого дослідження людей (загалом 214 осіб), гетерозіготних за неандертальськими варіантами генів - тобто таких людей, у яких один алель будь-якого гена «неандертальський», а інший сучасний. Для кожного алеля кожного з таких генів дослідники потім аналізували експресію (за допомогою аналізу РНК) в різних частинах організму (всього в 52 тканинах).

Дослідники виявили близько 5 тисяч «гетерозіготних» однонуклеотидних поліморфізмів (відмінностей послідовностей ДНК на один нуклеотид). З них приблизно 25 відсотків знаходилися в генах, в яких експресія відрізнялася між двома алелями - неандертальським і сучасним. Всього таких генів виявилося 767.

Загалом жодного зміщення в експресії неандертальських алелей порівняно з «сучасними» не виявилося: у половині випадків вона була вищою, а в половині випадків - нижчою. Однак відмінності спостерігалися в різних тканинах: так, експресія неандертальських алелей була особливо низькою в головному мозку і насінниках. Як зазначають автори, це, мабуть, пояснюється тим, що ці тканини еволюціонували швидше за інших з моменту поділу лінії неандертальців і сучасних людей.

Серед генів, алелі яких розрізняються за рівнем експресії, виявилося кілька генів, неандертальські варіанти яких підвищують ймовірність виникнення різних захворювань - зокрема, системної червоної вовчанки () і шизофренії (). Як виявилося, експресія неандертальських алелей цих генів знижена порівняно з експресією «сучасних» варіантів. Це вказує на те, що в лінії сучасної людини природний відбір працював на користь зниження експресії «шкідливих» алелей.

Цікаво, що варіанти гена асоційовані з ризиком шизофренії, пов'язані також з варіабельністю зростання. Таким чином, неандертальські варіанти генів досі продовжують впливати на фенотип (включаючи зовнішній вигляд) сучасної людини. При цьому неандертальський алель, як було показано раніше, також безпосередньо впливає на експресію «сучасного» алеля, регулюючи альтернативний сплайсинг синтезується з нього матричною РНК.

Виявлення відмінностей експресії в гені, асоційованому з ризиком шизофренії, узгоджується з недавнім виявленням слідів стародавнього позитивного відбору в генах, пов'язаних з хворобою Альцгеймера: на думку авторів дослідження, хвороба Альцгеймера стала платою людства за розвинений мозок.

Неандертальці жили в Європі, на Близькому Сході і в Центральній Азії приблизно з 600 тисяч років тому і до 30-40 тисяч років тому. З приводу причини їх вимирання існують різні гіпотези: можливо, їх підкосили хвороби, принесені людьми з Африки, або зміни клімату під час останнього льодовикового періоду і невміння виготовляти теплий одяг. Генетичні дослідження вказують на те, що вимирання неандертальців може пояснюватися їх довготривалою низькою чисельністю: ефект «пляшкового горлечка» і накопичення шкідливих мутацій призвели до зниження пристосованості всього виду.