Странная обезьяна. Куда делась шерсть и почему люди разного цвета - Александр Соколов

Кстати, анализ азиатских геномов дал неожиданный результат: у китайцев, японцев, вьетнамцев и прочих восточных азиатов с высокой частотой (70 %) встречается вариант гена MC1R Arg163Gln!{14} Для сравнения: среди европейцев Австралии только около 5 % обладали этим вариантом MC1R, а у африканцев он вообще отсутствовал. Зато он же нашелся, причем в гомозиготном виде, у пяти американских индейцев, участвовавших в исследовании, что намекает на близкое родство восточных азиатов и аборигенов Америки. Тут есть и другой прозрачный намек: у людей за пределами Африки кожа светлела не один раз, а как минимум дважды, у азиатов — отдельно от европейцев. Позже были получены другие убедительные подтверждения этой гипотезы.

Надо добавить: позже выяснилось, что однообразие MC1R в Африке с лихвой компенсировалось чрезвычайной вариативностью других генов пигментации, о чем разговор впереди. Кроме того, число африканских вариантов MC1R оказалось все же чуть выше, чем предполагали: у жителей Южной Африки (негроидов и сан), исследованных в 2003 году, нашли 11 мутаций MC1R, причем 3 несинонимичные, отличные от евразийских. Но обратите внимание: это юг Черного континента, где уровень ультрафиолета ниже, чем у экватора{16}.

Попрощаемся пока что с меланокортиновым рецептором 1-го типа. Другие замечательные гены ждут, когда мы познакомимся с ними.

Рыбы, мыши, человек

Наш новый герой заинтересовал ученых благодаря маленькой рыбке данио-рерио (известной также как zebrafish, рыба-зебра). Это серебристое существо с продольными полосками — популярный объект исследований биологов, ее неоднократно генетически модифицировали и даже отправляли в космос. А трансгенная флуоресцирующая, т. е. светящаяся в ультрафиолете, рыбка оказалась первым домашним ГМО-животным, продающимся под брендом GloFish{17}.

Одна из мутантных форм данио-рерио, получившая название golden, отличается более светлой окраской, слабо выраженными полосками и бледными глазами. Пигментные клетки рыбки «гольден» — меланофоры — маленькие, неправильной формы и содержат меньше меланина, чем у обычных, диких особей. Точно таким же образом меланоциты светлокожего человека отличаются от меланоцитов африканца.

Как и в случае с MC1R, сходство биологических процессов у таких, казалось бы, разных существ, как рыбка и человек, побудило людей искать общую генетическую основу. Изучив более 1000 мутантных эмбрионов рыбки, генетики обнаружили связь специфической окраски с мутацией на хромосоме 18, в гене slc24a5, члене семейства генов, отвечающих за натриево-кальциевый обмен (SLC 24 — solute carrier 24, транспортеры растворимых веществ 24). Кальций необходим для синтеза меланина, и продукт работы гена, находящийся на клеточной мембране, регулирует этот процесс.

То, что мутации в данном гене связаны с типом пигментации «гольден», показал эксперимент: когда мутантным эмбрионам делали инъекцию нормального, дикого гена slc24a5, цвет рыбок частично восстанавливался.

Рыбка нам пусть дальняя, но родня: у человека нашелся похожий ген SLC24A5 (аминокислотная последовательность совпала на 69 %). Здорово, что, когда рыбке ввели человеческий вариант гена SLC24A5, тот заработал[61] — следовательно, функция гена сохранилась, он также влияет на пигментацию у нас, как и у наших маленьких чешуйчатых родичей. Позже на культуре человеческих меланоцитов было показано, что если ген SLC24A5 выключить, синтез меланина нарушается{18}. Затем оказалось, что у 98 % европейцев один вариант этого гена (Ala111Thr, в 111-й позиции стоит аминокислота треонин), а у более 93 % афроамериканцев, индейцев и восточных азиатов — другой, предковый (в 111-й позиции аланин). Когда ученые проанализировали две смешанные популяции, афроамериканскую и афрокарибскую, сомнения отпали: вариант SLC24A5 влиял на цвет кожи, меняя меланиновый индекс на 7–12 единиц. Много это или мало? Для сравнения: разница между европейцами и африканцами составляет около 30 меланиновых единиц{19}. К этому моменту генетики уже описали несколько генов, связанных с пигментацией, но только для одного из них (ASIP, агути-сигнальный белок) удалось оценить вклад, и он не превышал четырех меланиновых единиц. Новый ген посерьезней будет! Однако восточные азиаты, несмотря на светлую кожу, оказались носителями предкового, «африканского» варианта SLC24A5, что усложняло картину. Похоже, наш ген осветлял только европейцев.

С этого момента ген SLC24A5 стал постоянным объектом исследований генетики кожной пигментации (по запросу «SLC24A5» поисковик по научным публикациям Google Scholar выдает более 2400 результатов). Выяснилось, что работа гена сказывается не только на цвете кожи, но и на окраске глаз. На страницах книги мы с ним встретимся еще не раз.

Вот лишь одна из относительно недавних публикаций, 2017 года, — исследование, в котором участвовало более 1100 индийцев. Индия — огромная страна с разнообразным населением, а самое любопытное для исследователей — наличие каст, в которых практикуется эндогамия, т. е. браки заключаются только внутри касты. Благодаря этому у представителей разных каст цвет кожи может сильно отличаться. Ученые решили посмотреть, как социальная структура в Индии влияет на цвет кожи… а заодно нашли новый вариант гена SLC24A5, распространенный среди индийцев, — его наличие связано с более светлой кожей (на семь единиц меланинового индекса!){20}.

Познакомимся с еще одним геном, о котором ученые узнали благодаря и мышам, и рыбам. Обозначают его SLC45A2. Да, похоже на SLC24A5, я тоже их путаю. К счастью, у гена есть и другие названия, например ген связанного с мембраной транспортного белка, MATP (ну что, стало легче?), а также антиген меланомы 1 (AIM-1, дословно англ. — absent in melanoma 1, «отсутствующий в меланоме»).