Индия — одна из самых культурно и генетически разнообразных стран в мире, где насчитывается около 5 000 различных этнолингвистических и религиозных групп. Тем не менее, она недостаточно представлена в геномных исследованиях, даже по сравнению с другими неевропейскими группами, такими как жители Восточной Азии и Африки.
Новый анализ индийских геномов
Новый анализ индийских геномов — самый крупный и полный на сегодняшний день — помогает разобраться в сложной эволюционной истории этих групп. Исследователи обнаружили 50 000-летнюю историю генетического смешения и популяционных «бутылочных горлышек», которые сформировали генетическую изменчивость, здоровье и болезни в Южной Азии.
Анализ, проведённый под руководством исследователей из Калифорнийского университета в Беркли, Всеиндийского института медицинских наук (AIIMS) в Нью-Дели, Университета Южной Калифорнии (USC) и Мичиганского университета, был опубликован в журнале Cell.
«Эти результаты заполняют критический пробел и меняют наше понимание того, как древние миграции, архаическая примесь и социальные структуры, такие как эндогамия, сформировали индийскую генетическую изменчивость и риск заболеваний, а также помогут разработать стратегии персонализированной медицины в Индии», — сказала Прия Мурджани, старший автор статьи и доцент кафедры молекулярной и клеточной биологии Калифорнийского университета в Беркли.
Генетическое разнообразие в Индии
Из-за сложной истории генного потока и эндогамии, или браков внутри сообщества, некоторые группы в Индии генетически отличаются друг от друга так же, как европейцы от жителей Восточной Азии. Изучение разнообразных групп населения Индии помогает понять, как взаимодействовали древнее происхождение, география, язык и социальные практики.
Исследователи проанализировали полные геномы 2 762 человек, представляющих большинство основных лингвистических, этнических и географических сообществ страны, в рамках лонгитюдного исследования старения в Индии — диагностической оценки деменции (LASI-DAD). LASI-DAD направлен на изучение генетической изменчивости в Индии и выявление причин старения и возрастных заболеваний.
Команда Мурджани обнаружила, что большая часть генетической изменчивости в Индии может быть объяснена единственной миграцией людей из Африки около 50 000 лет назад. Эти популяции скрещивались с ныне вымершими родственниками — неандертальцами и денисовцами — и затем распространились по Европе и Азии, включая Индию.
Неожиданные находки
Потенциально существовали более ранние волны миграции из Африки в Индию, но, вероятно, эти группы либо не выжили, либо не оказали значительного генетического влияния на современные популяции.
Индийцы имеют большее разнообразие сегментов неандертальской ДНК, чем другие популяции по всему миру. Согласно Мурджани, европейские популяции, изученные в более ранних исследованиях, разделяют между собой около 30% неандертальского генома. Однако в гораздо меньшей выборке индийских геномов были обнаружены сегменты неандертальского происхождения, представляющие половину неандертальского генома.
«Одним из наиболее поразительных и неожиданных результатов было то, что в Индии наблюдается наибольшая вариативность неандертальского происхождения среди неафриканских популяций», — сказал соавтор исследования Лоритс Скоу, бывший научный сотрудник Калифорнийского университета в Беркли.
Археологические свидетельства
Археологические данные, в том числе с сайта Мехргарх на территории современного Пакистана, свидетельствуют о том, что сельское хозяйство в Южной Азии началось 8 000–9 000 лет назад, вероятно, благодаря неолитическим фермерам из Западной Азии, поскольку оно включало пшеницу и ячмень — культуры, первоначально одомашненные в этом регионе.
Кердонкуфф проанализировала 14 древних популяций от неолита до железного века из Центральной Азии и Ближнего Востока, чтобы определить, откуда могли прийти фермеры, и обнаружила, что наиболее близкими являются фермеры и пастухи четвёртого тысячелетия до нашей эры из Таджикистана, в частности, с археологического объекта под названием Саразм.
Археологи ранее задокументировали торговые связи между Саразмом и Южной Азией, включая связи с сельскохозяйственными объектами Мехргарха и ранней цивилизацией долины Инда.
Геномный анализ
Геномный анализ также подтвердил наличие в Индии степных скотоводческих предков, составляющих от 0 до 45% среди современных людей. Вместе эти три группы — фермеры, скотоводы и охотники-собиратели — дали начало генетической изменчивости, наблюдаемой сегодня по всей Индии.
После этого сложного смешения культур в Индии произошёл сдвиг в сторону сильной эндогамии — практики заключения браков внутри своего сообщества. Эндогамные браки увеличивают распространённость вредных вариантов и вероятность того, что человек унаследует две гомозиготные копии плохого гена, если родители связаны родством или происходят из небольшой популяции.
В предыдущей статье Мурджани и её коллеги определили, что такие «события-основатели» происходили между 3 500 и 2 000 годами до нашей эры. «Событие-основатель» — это когда небольшое число предков даёт начало значительной части популяции, часто из-за войны, голода, болезней, географической изоляции или культурных практик.
«С этими событиями-основателями члены группы становятся гораздо более родственными, потому что они обмениваются генами только внутри сообщества», — сказала Мурджани. «Так что если в сообществе присутствует вредный вариант, он может распространиться в популяции с высокой частотой из-за меньшего разнообразия».
Одним из примеров такого рецессивного признака является мутация в гене бутирилхолинэстеразы (BCHE), которая вызывает паралич мышц и другие тяжёлые реакции на анестетики, такие как микавариум. Она особенно распространена в таких общинах, как Вьяса в Андхра-Прадеше и Телангане, по словам Мурджани, но присутствует в очень низкой частоте по всей остальной Индии и отсутствует за её пределами.
Команда также выявила многочисленные редкие и специфичные для популяции патогенные генетические варианты, включая варианты, связанные с заболеваниями крови, врождённой потерей слуха, кистозным фиброзом и фенилкетонурией.
Мурджани и её коллеги продолжают анализировать индийские геномы в рамках исследования LASI-DAD, которое является частью исследования LASI, собравшего более 70 000 человек, и направлено на секвенирование подмножества для изучения эпигенетических различий, метаболомики и протеомики, чтобы понять старение и возрастные заболевания в Индии.
«Наш опыт заключается в использовании эволюционной истории для более надёжного картирования заболеваний, потому что эта сложная история подчёркивает, насколько важно учитывать происхождение и гомозиготность в будущих исследованиях медицинской и функциональной геномики в Индии», — сказала Мурджани.