Ген, который дал силу и обрёк на вымирание: древний дар, ставший смертным приговором

Около 50 тысяч лет назад на просторах ледниковой Европы встретились два вида — современные люди и неандертальцы. Они охотились, строили укрытия, изготавливали инструменты и делили суровые ландшафты, но один из них исчез. Новое исследование, опубликованное на Earth.com, предлагает неожиданное объяснение этой тайне — причина могла скрываться всего в одном гене.

Как одно изменение перевернуло ход эволюции

Учёные установили, что ключевую роль сыграл ген PIEZO1, отвечающий за то, как красные кровяные клетки реагируют на давление и распределяют кислород. У неандертальцев в 307-й позиции белка происходила замена аминокислоты — серин вместо глицина. На первый взгляд — незначительная деталь, но именно она изменила поведение эритроцитов: они стали удерживать кислород дольше, чем у современных людей.

В эпоху ледникового периода это помогало. Кровь неандертальцев могла хранить кислород дольше — идеальное решение для выживания в пещерах и на холодных высотах. Но после смешения с современными людьми эта адаптация превратилась в проблему.

"Когда эритроциты матери слишком сильно прикрепляются к стенкам сосудов, плод испытывает нехватку кислорода", — пояснили авторы исследования.

Если мать имела неандертальскую версию PIEZO1, а ребёнок — современную, нарушался кислородный обмен. Беременность чаще заканчивалась выкидышем, и даже небольшое снижение рождаемости могло оказаться фатальным для небольших неандертальских популяций.

Репродуктивная ловушка

Эксперименты с человеческой кровью показали, что активация PIEZO1 химическим веществом Yoda1 усиливает сродство клеток к кислороду. При этом в условиях, близких к плаценте, кровь хуже отдаёт кислород. Таким образом, древняя версия гена превращала полезную адаптацию в «репродуктивную ловушку».

Симуляции подтвердили: даже падение рождаемости на 5 % в маленьких группах ведёт к постепенному вымиранию за несколько сотен поколений. Неандертальцы жили в разрозненных кланах, поэтому несколько неудачных беременностей в каждом поколении могли стать началом конца.

Почему неандертальцы сохранили опасный ген

Ген PIEZO1 давал неандертальцам преимущества в их климате. Он помогал сохранять кислород, снижать теплопотери и даже регулировать обмен веществ. Этот механизм напоминал стратегии животных, впадающих в спячку. Но когда условия изменились, а в популяцию вошли современные люди, полезная черта обернулась гибельной.

Эволюция не смотрит в будущее — она вознаграждает то, что работает здесь и сейчас.

Исчезнувшие линии

Современные генетические данные показывают, что у людей остались следы неандертальских генов, но не митохондриальной ДНК — она передаётся только по материнской линии. Это совпадает с новой гипотезой: гибридные матери с неандертальской версией PIEZO1 чаще теряли плод, если у ребёнка был современный вариант гена. Поэтому потомство от неандертальских женщин не выживало, а от неандертальских мужчин — сохранялось.

В итоге человечество унаследовало лишь часть генов исчезнувшего вида, но не их материнские линии.

Таблица сравнения

Плюсы и минусы древней мутации PIEZO1

Ошибка → Последствие → Альтернатива

• Ошибка: считать неандертальский ген вредным изначально.
  Последствие: недооценка его адаптивной роли в ледниковом климате.
  Альтернатива: рассматривать PIEZO1 как пример «экологического компромисса» — полезного в одних условиях и губительного в других.

• Ошибка: игнорировать влияние материнского организма на эволюцию.
  Последствие: неполное понимание исчезновения неандертальских линий.
  Альтернатива: включать факторы беременности и биохимической несовместимости в модели вымирания.

• Ошибка: полагать, что вымирание было внезапным.
  Последствие: искажение представления об эволюционных процессах.
  Альтернатива: видеть в исчезновении неандертальцев постепенное биологическое вытеснение.

Мифы и правда

• Миф: неандертальцы вымерли из-за войн с людьми.
  Правда: генетические данные показывают, что они исчезли постепенно, без массовых конфликтов.

• Миф: современные люди полностью вытеснили неандертальцев.
  Правда: их гены частично сохранились — до 2 % в ДНК европейцев и азиатов.

• Миф: у неандертальцев не было адаптаций к холоду.
  Правда: их кровь и обмен веществ были приспособлены к жизни при низких температурах.

А что если…

А что если гибель неандертальцев не была неизбежной? Если бы их популяции сохранились чуть дольше, возможно, естественный отбор успел бы выровнять несовместимость PIEZO1, и человечество развивалось бы в виде двух сосуществующих видов.

FAQ

Что такое ген PIEZO1?
Это ген, отвечающий за чувствительность клеток крови к механическому давлению и регулирующий транспорт кислорода.

Почему мутация PIEZO1 была полезна?
Она повышала способность крови удерживать кислород, что помогало выживать в условиях холода и низкого давления.

Почему она стала вредной при скрещивании?
Потому что кровь матерей с неандертальским геном удерживала кислород слишком сильно, мешая его передаче плоду.

Можно ли обнаружить неандертальский вариант сегодня?
Он почти исчез, но встречается у некоторых народов Центральной Азии, например у хазарейцев.

Может ли PIEZO1 влиять на здоровье современных людей?
Да, некоторые редкие варианты связаны с нарушениями кровообращения и проблемами при беременности.

Три интересных факта

Исторический контекст

Первая волна интереса к происхождению неандертальцев началась в середине XX века, когда были обнаружены их кости с признаками анатомического сходства с человеком. В XXI веке секвенирование древней ДНК позволило напрямую сравнить геномы.