Загадка ДНК возрастом 1000 лет связывает Гавайи и остров Пасхи и раскрывает скрытые генетические опасности
Анализ ДНК, позволяющий проследить историю заселения Гавайских островов, также указывает на наличие рисков развития определенных заболеваний: некоторые генетические варианты, крайне редкие в мировом масштабе, встречаются среди восточных полинезийцев достаточно часто, что делает целесообразным проведение медицинского скрининга.
Гавайские острова и остров Пасхи разделяют около 7000 километров — примерно такое же расстояние, как от Сан-Франциско до Лимы (Перу). Новые генетические данные свидетельствуют о том, что древние мореплаватели из региона острова Пасхи пересекли эту обширную часть Тихого океана, чтобы заселить Гавайи. Хотя письменных свидетельств об этом путешествии не сохранилось, его следы остались в ДНК современных жителей этих островов.
Исследователи из Стэнфордского университета (Stanford Medicine) и их коллеги обнаружили эту связь, проанализировав геномы более 1000 человек из разных уголков Полинезии. Результаты исследования, опубликованные 8 октября в журнале Science, дополняют представление о маршрутах миграции: ранее ученые полагали, что путь переселенцев заканчивался на острове Пасхи.
«В этой работе мы выяснили, откуда пришли коренные жители Гавайев, — говорит Александр Иоаннидис, доктор философии, доцент кафедры генетики и биомедицинских данных в Стэнфордском университете и один из старших авторов исследования. — Гавайи — единственный полинезийский архипелаг в Северном полушарии, расположенный очень далеко от всех остальных островов».
Вторым старшим автором исследования выступил Кеолу Фокс, доктор философии, доцент кафедры антропологии Калифорнийского университета в Сан-Диего, который сам является коренным гавайцем.
Происхождение гавайцев связано с островом Пасхи
Полинезия насчитывает более 1000 островов, разбросанных по океанической акватории, площадь которой сопоставима с совокупной площадью Северной и Южной Америки. Чтобы восстановить связи между этими островами — от тропических Гавайев до расположенного в умеренном поясе южной части Тихого океана острова Пасхи, — необходимы данные, позволяющие заглянуть вглубь веков, в эпоху масштабных миграций.
«В геномах современных жителей островов фактически зашифрована генеалогия всех их предков», — отмечает Иоаннидис.
Чтобы проследить это происхождение, исследователи выделили сегменты генома полинезийского происхождения, исключив генетический вклад других популяций, например, европейцев или азиатов. Затем они сравнили участки ДНК, общие для жителей разных островов. Такие участки, называемые сегментами, унаследованными от общего предка (identity-by-descent), указывают на наличие у людей общего предка в прошлом. Как правило, чем длиннее общие сегменты, тем ближе во времени жил этот общий предок.
Среди исследованных групп населения коренные гавайцы оказались наиболее близки по своему полинезийскому происхождению к жителям острова Пасхи; следом за ними идут жители острова Мангарева, расположенного почти в 3000 километрах (1860 милях) от острова Пасхи. Иоаннидис интерпретирует эту закономерность как свидетельство существования культуры, способной к совершению исключительно дальних морских путешествий. Мореплаватели, сумевшие добраться до острова Пасхи с Мангаревы, обладали всеми необходимыми навыками и для того, чтобы продолжить путь до Гавайских островов.
На двухкорпусных катамаранах перевозили запасы продовольствия — таро, батат и бананы, — которых хватало на недели пути и которые могли послужить основой для сельского хозяйства в новом поселении. В ходе предыдущего исследования ученые выяснили, что представители той же группы мореплавателей-путешественников также достигли Южной Америки и вступили в контакт с коренными народами этого континента.
Предыдущая генетическая реконструкция, проведенная командой исследователей, позволила проследить путь расселения полинезийцев: от Самоа к Фиджи и Тонга, а затем — постепенно на восток, через острова Кука, острова Общества (включая Таити) и Мангареву. Согласно этим данным, остров Пасхи был заселен примерно в 1210 году. Новые результаты указывают на то, что это был лишь один из этапов более широкого миграционного маршрута.
Первое поколение поселенцев на Таити насчитывало около 800 человек.
Генетические данные также позволили исследователям определить численность основателей островных популяций и проследить дальнейшую динамику их развития. Поскольку в распоряжении ученых оказался самый обширный набор геномов жителей Таити, именно этот остров стал объектом более детального анализа. Изучив сегменты генома, унаследованные от общих предков (так называемые сегменты идентичности по происхождению), исследователи пришли к выводу, что первоначальная группа поселенцев состояла примерно из 800 человек, прибывших около 34 поколений назад — примерно в 1070 году.
Эта оценка относится только к одному поколению людей репродуктивного возраста и не учитывает детей или пожилых людей, которые могли сопровождать переселенцев.
«Археологи и другие специалисты давно задавались вопросом, сколько людей положило начало населению этих островов. Археологические методы не позволяют дать точный ответ, однако генетика дает нам такую возможность», — отметил Иоаннидис.
Анализ показал, что после заселения Таити численность населения быстро росла, а в XVIII веке, после начала контактов с европейскими колонизаторами, произошло ее резкое сокращение. Аналогичные исследования проводятся в отношении острова Пасхи и Гавайских островов, однако для них потребуются дополнительные геномные данные.
Заселение островов привело к сужению генофонда
Каждое событие, связанное с заселением острова, оказывало влияние на генетическое наследие последующих поколений. Когда небольшая группа отделяется от более крупной популяции, чтобы основать новую, она несет в себе лишь часть генетического разнообразия исходной группы. Это явление, известное как «эффект основателя» (разновидность «бутылочного горлышка»), может привести к тому, что редкие генетические варианты становятся более распространенными среди потомков — в том числе и те, что связаны с различными заболеваниями. На протяжении нескольких столетий небольшие группы людей — возможно, всего по несколько сотен человек — последовательно заселяли острова Полинезии.
«Когда мы только начинали это исследование, нам казалось, что остров Пасхи — это конечная точка, но теперь выясняется, что он был лишь этапом на пути к Гавайям, что просто поразительно, — отмечает Иоаннидис. — К тому моменту, когда люди добрались до Гавайев, они прошли через целую серию эффектов основателя, поэтому их влияние здесь выражено особенно ярко».
Эффекты основателя хорошо изучены в популяциях европейского происхождения — например, у амишей, ашкеназских евреев и финнов. Эти исследования легли в основу стандартных процедур скрининга на определенные наследственные заболевания. Новый анализ показывает, что масштаб подобных эффектов среди восточных полинезийцев ранее оставался без должного внимания.
«Мы обнаружили, что у восточных полинезийцев — в частности, у коренных гавайцев — эффекты основателя выражены более чем на порядок (то есть более чем в 10 раз) сильнее, чем в популяциях европейского происхождения, которые изучены нами весьма детально», — говорит Иоаннидис.
