В выпуске Cell от 30 ноября исследователи из Института Броуд Массачусетского технологического института и Гарварда, Стэнфордского университета и Университета Стони Брук сообщают, что, хотя пигментация кожи почти на 100% наследуется, это вряд ли простая, менделевская черта. Работая в тесном сотрудничестве с KhoeSan, группой популяций коренных народов юга Африки, исследователи обнаружили, что генетика пигментации кожи становится все более сложной по мере того, как популяции проживают ближе к экватору, с растущим числом генов — известных и неизвестных — вовлечены, каждый из которых вносит меньший общий вклад.«Африка обладает наибольшим фенотипическим разнообразием цвета кожи, и все же она недостаточно широко представлена в крупномасштабных проектах», — сказала Алисия Мартин, научный сотрудник лаборатории члена Института Броуд Марка Дейли. «Есть некоторые гены, которые, как известно, вносят вклад в пигментацию кожи, но в целом есть еще много новых генов, которые не были обнаружены».
«Нам нужно уделять больше времени этим малоизученным популяциям, чтобы получить более глубокое понимание генетики», — сказала Бренна Хенн, доцент кафедры экологии и эволюции Университета Стоуни-Брук, которая вместе с Мартином является соавтором-корреспондентом. .Работа является кульминацией семи лет исследований, проведенных в нескольких учреждениях, начиная с сотрудничества между Стелленбошским университетом в Южной Африке и Стэнфордским университетом в лаборатории Карлоса Бустаманте, где Мартин и Хенн обучались. Мартин, Хенн и их коллеги провели много времени с KhoeSan, опрашивая людей и делая антропометрические измерения (рост, возраст, пол), а также используя рефлектометр для количественного измерения цвета кожи. Всего они собрали данные примерно для 400 человек.Исследователи генотипировали каждый образец — просматривая сотни тысяч участков генома для выявления генетических маркеров, связанных с показателями пигментации, — и секвенировали конкретные области, представляющие интерес.
Они взяли эту информацию и сравнили ее с набором данных, который включал почти 5000 человек, представляющих глобально разнообразные группы населения в Африке, Азии и Европе.То, что они обнаружили, противоречит общепринятому мнению о пигментации.
Преобладающая теория состоит в том, что «направленный отбор» подталкивает пигментацию в одном направлении, от темного к светлому в высоких широтах и от светлого к темному в более низких широтах. Но данные Мартина и Хенна показали, что траектория более сложная. Направленный отбор как руководящий принцип, по-видимому, действует в далеких северных широтах. Но по мере приближения населения к экватору начинает действовать динамика, называемая «стабилизирующим отбором».
Здесь все большее количество генов начинает влиять на изменчивость. Только около 10 процентов этой вариации можно отнести к генам, которые, как известно, влияют на пигментацию.
Кроме того, исследователи обнаружили неожиданные открытия в отношении конкретных генов, связанных с пигментацией. Считается, что производная мутация в одном гене, SLC24A5, возникла в Европе примерно от 10 000 до 20 000 лет назад.
Однако в популяциях KhoeSan он появляется гораздо чаще, чем можно было бы предположить только из недавней европейской примеси, что указывает на то, что он либо был положительно выбран в этой популяции, фактически возник в этой популяции, либо вошел в популяцию через поток генов тысячи лет назад. . «Мы все еще дразним это», — сказал Мартин.Они также обнаружили, что ген под названием SMARCA2 / VLDLR, который ранее не был связан с пигментацией у людей, по-видимому, играет определенную роль среди KhoeSan. Все несколько различных вариантов однозначно связаны с пигментацией рядом с этими генами, а варианты в этих генах связаны с пигментацией у животных.«Похоже, что южноафриканское происхождение KhoeSan не осветляет и не затемняет кожу», — сказал Мартин. «Скорее, это просто увеличивает вариативность.
На самом деле кхесан примерно на пятьдесят процентов легче, чем экваториальные африканцы. В конечном счете, в северных широтах пигментация более однородна, в то время как в более низких широтах она более разнообразна — как генетически, так и фенотипически».«Полная картина генетической архитектуры пигментации кожи не будет полной, если мы не сможем представить различные группы населения по всему миру», — сказал Хенн.Мартин является участником Программы по медицинской и популяционной генетике, а также Центра психиатрических исследований Стэнли при Институте Броуда.
Эта работа является частью глобальной инициативы Центра Стэнли по обеспечению того, чтобы наборы данных все чаще представляли людей из развивающихся стран.Это исследование финансировалось Стэнфордским центром вычислительной, эволюционной и геномики человека.