Dobór naturalny w naszym gatunku na przestrzeni ostatnich dwóch tysiącleci

Krótkie wprowadzenie do tego, jak to zrobili. Autorzy zbadali 3915 zsekwencjonowanych genomów w populacji Wielkiej Brytanii, próbując znaleźć dowody niedawnego doboru. Jak to działa? No cóż, jeśli rzadki allel nagle staje się korzystny, szybko wzrośnie częstotliwość jego występowania i pociągnie za sobą odcinki DNA przylegające do miejsc podlegających doborowi (rekombinacja nie będzie miała czasu na oddzielenie miejsca podlegającego doborowi od sąsiadujących miejsc na chromosomach, ponieważ rekombinacja jest rzadka między blisko siebie umieszczonymi odcinkami DNA). Znaczy to, że odcinek genomu wokół  odcinka DNA, który niedawno podlegał doborowi, będzie genetycznie zubożony w stosunku do tego samego odcinka DNA, który nie przylega do dobieranego nukleotydu. Zatem, jeśli patrzysz na zmienne miejsca DNA na tym odcinku, gdzie więcej niż jedna para zasad oddziela jedno miejsce, odcinki wokół miejsca podlegającego doborowi będą miały mniej takich „singletonów”, ponieważ będą genetycznie homogeniczne. To zaś z kolei oznaczałoby, że na odcinkach w pobliżu dobieranych miejsc DNA odstęp między „singletonowymi” (zmiennymi) miejscami będzie większy niż w allelach nie poddanych niedawnemu doborowi pozytywnemu, ponieważ dobierane formy genów będą powiązane z mniejszą liczbą zmiennych singletonów.

Autorzy znaleźli statystykę dystrybucji odległości miejsc między singletonami w zsekwencjonowanych genomach w porównaniu do alternatywnych „alleli” przez przyjrzenie się tym odcinkom, które pokazywały znacząco dłuższe odległości między singletonami wokół miejsca, które różniły się dla różnych postaci genu, a więc miejsca, które mogło być przedmiotem doboru. To wskazuje z całym prawdopodobieństwem, że miejsce docelowe między singletonowymi zasadami DNA stosunkowo niedawno zwiększyło swoją częstotliwość występowania.

Jak niedawno? Autorzy mówią, że ich metoda jest najlepsza w wykrywaniu wydarzeń doboru w ciągu ostatnich 2 tysięcy lat (około 75 lub mniej pokoleń). Co odkryli? Tutaj jest kilka wykresów pokazujących te geny (i cechy), dla których statystyka wskazuje, że były przedmiotem doboru w ciągu ostatnich dwóch tysiącleci.

Utrzymywanie się laktazy: gen na trawienie laktozy – laktaza – zazwyczaj wyłącza się po odstawieniu od piersi. W populacjach pasterskich – tych, które hodują owce, kozy lub krowy i piją ich mleko – jest silny dobór (z grubsza 10% korzyści reprodukcyjnej), by utrzymać ten gen włączony, dając ci bogate źródło składników odżywczych. I ten gen pokazuje ślady niedawnego doboru (patrz na dłuższe odległości między singletonami wokół allelu A/A na “utrzymywanie się laktazy” w porównaniu do alternatywnych postaci heterozygoty (G/A) i nieutrzymywania się (G/G). Wiedzieliśmy o tym z innych danych, ale dobrze jest zobaczyć to w statystyce tych autorów:

Geny na wyższy wzrost. Tutaj jest wykres odległości między singletonami dla alleli podnoszenia wzrostu (połączone dla kilku genów, o których sądzi się, że mają związek z wzrostem) w porównaniu do alleli, który czynią cię niższym. Chociaż przesuniecie na wykresie wygląda na niewielkie, prawdopodobieństwo, że ta różnica dystrybucji zdarzyła się losowo wynosi  0,000000000001.

Odcinek głównego układu zgodności tkankowej, zaangażowany w układ odpornościowy, jest przedmiotem “doboru stabilizującego”, z osobnikami mającymi dwie postaci genu, czerpiąc korzyść selekcyjną, prawdopodobnie dlatego, że ich układ odpornościowy lepiej reaguje. To także hamuje rekombinację wokół każdego dobranego allelu, podnosząc odległość między singletonami. Ten locus także pokazuje bardziej istotne różnice wobec innych odcinków.

Inne geny. Wreszcie, istnieje wiele innych genów, które wykazują oznaki, że mogły być niedawno przedmiotem doboru; genów lub cech „poligenicznych” (wielogenowych). Cechy lub geny z fioletowymi kropkami pokazują znacząco dłuższe odległości między singletonami, ale autorzy są nieco mniej skłonni (poza wzrostem u obu płci) do twierdzenia, że te geny i cechy były przedmiotem doboru, ponieważ istnieje tu problem struktury populacji (nie-losowego kojarzenia się w całej grupie), który mógł spowodować, że te różnice wyglądają na bardzie istotne niż są. Ale tutaj jest wykres, po prostu żeby pokazać, co mogło podlegać doborowi.

Rezultat: Istnieją dobre dowody, że w ciągu ostatnich 2 tysięcy lat utrzymywanie się laktazy i jaśniejsza pigmentacja były przedmiotami pozytywnego doboru w brytyjskiej próbce genów, że główny układ zgodności tkankowej podlegał doborowi stabilizującemu i że populacja Wielkiej Brytanii podlegała doborowi na wyższy wzrost. Wraz z cechami na wykresie tuż powyżej, które przypuszczalnie podlegały doborowi, znacznie rozszerza to listę cech, które podlegały doborowi w naszym gatunku w niedawnych stuleciach. Każdy, kto twierdzi, że ewolucja człowieka zatrzymała się, gada po prostu bzdury.

______________

Field, Y., E. A. Boyle, N. Telis, Z. Gao, K. J. Gaulton, D. Golan, L. Yengo, G. Rocheleau, P. Froguel, M. I. McCarthy, and J. K. Pritchard. 2016. Detection of human adaptation during the past 2000 years. Science. Published online, 13 OCT 2016, DOI: 10.1126/science.aag0776

Natural selection in our species during the last two millennia

Why Evolution Is True, 18 października 2016

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska