Минералы в нашем рационе помогают формировать ДНК человека

Микроэлементы – это витамины и минералы, которые требуются нашему организму в небольших количествах для нормального функционирования физиологических процессов. Поскольку большинство из них поступает с пищей, их недостаток довольно распространен, особенно в странах с низким и средним уровнем дохода. Если нехватка этих веществ продолжается долгое время и становится значительной, она может создавать избирательное давление на гены человека.

Команда из Университетского колледжа Лондона недавно провели исследование, в котором попытались определить, насколько сильно микроэлементы повлияли на эволюцию человека. Также они исследовали, как совокупное воздействие этих веществ отражается на генетических изменениях. Результаты были опубликованы в The American Journal of Human Genetics.

Ученые провели всестороннее моделирование, чтобы определить, какие из существующих методов наиболее эффективны для выявления признаков положительного отбора, действующего: на отдельные гены или на группы генов. Основываясь на результатах моделирования, мы выбрали два наиболее эффективных метода для проведения нашего исследования. Первый метод позволяет выявить участки генома, которые заметно отличаются между двумя популяциями – что соответствует сценарию локальной адаптации, когда изменения происходят только в отдельных группах. Второй метод анализирует эволюционную историю конкретных генетических вариантов, чтобы определить, какие из них стали встречаться значительно чаще за короткий промежуток времени – что является характерным признаком положительного отбора.

Для анализа были применены эти методы к 276 генам, связанным с 13 ключевыми минералами – селеном, медью, железом, магнием, цинком, натрием, кальцием, йодом, хлором, калием, фосфором, марганцем и молибденом – используя уже имеющиеся наборы данных. Исследователи выбрали именно эти 13 минералов, так как они имеют важное значение для здоровья людей и потому, что существует большое количество исследований, посвящённых генетическим механизмам их усвоения, регуляции и обмена.

Большинство генов, рассмотренных в этом исследовании, выполняют ряд биологических функций. Вполне возможно, что отбор мог воздействовать на функцию, не связанную с микроэлементами. Чтобы максимально учесть это ограничение, команда сосредоточилась на выявлении признаков положительного отбора в наборах генов, где все гены были связаны с одним и тем же микроэлементом.

Ученые нашли признаки адаптации, связанные с каждым из 13 изученных минералов, по крайней мере в одной из популяций. Это указывает на то, что микроэлементы на протяжении всей истории человечества играли важную и широко распространенную роль в процессе естественного отбора. Также исследователи выявили, что у народа мбути из Центральной Африки – группы, известной своим низким ростом и проживающей в регионах с почвами, бедными йодом – существуют признаки генетической адаптации в некоторых рецепторах щитовидной железы, зависящих от йода. Учитывая, что в том же регионе у другой народности с низким ростом ранее обнаружили меньше случаев зоба по сравнению с более высокими соседями, ученые предполагают, что низкий рост может быть эволюционной адаптацией к условиям дефицита йода.

Два гена, связанные с магнием – FXYD2 и MECOM – показали признаки адаптации у людей из Центральной и Южной Азии, где почвы могут содержать высокий уровень магния. Поскольку эти гены связаны с гипомагниемией (низким уровнем магния в организме), изменения в них могли помочь местным жителям избежать проблем со здоровьем, вызванных избытком магния, вероятно, за счет уменьшения его всасывания. В целом, результаты исследования указывают на то, что микроэлементы играли важную роль в генетической адаптации различных популяций к их окружающей среде.