Странная обезьяна. Куда делась шерсть и почему люди разного цвета

Я хочу познакомить вас с еще одним геном, который можно было бы по аналогии с предыдущими двумя окрестить «геном колюшки»… Но боюсь, генетики меня точно поколотят, тем более название гена запоминающееся, хотя труднопроизносимое, — KITLG. Как мебель из ИКЕА. «Лиганд рецептора тирозинкиназы[64] KIT». Также его называют геном стволового клеточного фактора (англ. stem-cell factor, SCF), или геном фактора роста клеток. Продукт этого гена влияет на развитие половых, нервных клеток, клеток крови, а также — что важно для нас — меланоцитов. Мутации в KITLG приводили к стальной расцветке у мышей, за что его еще окрестили «стальным фактором». В 1998 году американские генетики провели любопытный опыт: генетически модифицированным голым мышам пересадили кусочки светлой человеческой кожи — обрезки от пластических операций. Затем в эти участки кожи делали инъекции нормального человеческого SCF. Хотя визуально пигментация изменилась не сильно, анализ показал, что в сравнении с контрольными образцами число и размеры меланоцитов выросли, кроме того, пигментные клетки стали сильнее ветвиться^{33}.

Спустя девять лет ген KITLG привлек внимание специалистов, изучавших эволюцию трехиглой колюшки. Еще одна рыбка в нашей истории, которая крайне заинтересовала эволюционных биологов. Колюшка может жить и в морской, и в пресной воде, и в конце последнего ледникового периода — 10 000–11 000 лет назад эти рыбки широко расселились по планете, колонизировав множество озер в Северной Америке и Евразии^{34}. Получилась куча изолированных популяций, которым пришлось быстро приспосабливаться к новым условиям. Менялся их образ жизни, рацион, строение тела и, разумеется, расцветка. В озерах тихоокеанского побережья Америки возникло фактически два разных вида колюшки: один — придонный, а другой — добывавший пищу ближе к поверхности, который больше похож на морскую разновидность. Донный вид отличается белесыми жабрами и светлым брюшком, тогда как его поверхностный собрат гораздо темнее. Скрещивая разные формы рыбок и сравнивая их генотипы, исследователи пришли к выводу, что причина различий — вариации гена Kitlg[65], причем состав белка у светлых и темных рыбок совпадает, а мутации коснулись регуляторной части — у светлых колюшек экспрессия ослаблена, т. е. ген работает «вполсилы». Поскольку сходные изменения произошли у рыбок, обитающих как минимум в трех удаленных друг от друга озерах, получается, мы имеем дело с параллельной эволюцией, причем в данном случае причина — одни и те же аллели одного и того же гена. Эти варианты, по-видимому, возникли еще у морского предка озерных колюшек, но только при изменении их образа жизни оказались выгодными и распространились у придонных форм^{35}.

Трудно не усмотреть здесь параллелей с эволюцией человека. Как и колюшки, люди быстро расселялись по планете, попадали в новую среду и… меняли цвет. Исследователи знали, что у людей ген KITLG влияет на рост меланоцитов, а также, что у африканцев и европейцев аминокислотная последовательность гена одинаковая, однако экспрессия в Африке выше. Видите? Как и у рыбок, различия относятся к регуляции работы гена.

Чуть раньше ген KITLG вместе с несколькими другими генами пигментации попал в генетический топ-100 «Самый сильный естественный отбор у человека за последние 200 000 лет»^{36}. Причем на этот раз отбор вариантов гена имел глобальный характер, коснулся и Европы, и Азии.

Ученые применили к людям подход, раньше опробованный на рыбках: взяли популяцию смешанного происхождения — 370 афроамериканцев. Для каждого фиксировали цвет кожи, определяли происхождение по генетическим маркерам, а затем смотрели вариант снипа[66] rs642742, находящегося рядом с геном KITLG (предковый вариант снипа встречается в Западной Африке с частотой 92 %, а производный — у как минимум 86 % европейцев и азиатов). Самыми темными оказались гомозиготы — носители двух предковых вариантов, а самыми светлыми — двух производных, с разницей в шесть-семь единиц меланинового индекса.

Удивительно: между человеком и колюшкой огромная дистанция, и тем не менее получается, у обоих видов недавняя эволюция происходила путем сходных генетических изменений!

Авторы исследования высказывают интересные идеи об адаптивной роли гена^{37}. Ведь KITLG влияет не только на развитие меланоцитов, но и на множество других процессов в организме, включая функционирование мозга. У мышей — носителей мутантного гена возникали проблемы при ориентации в пространстве, а придонные колюшки из озера Пакстон (Канада) по сравнению со своими поверхностными родичами обладали бóльшими способностями к пространственному обучению (родился каламбур: «Ты, рыбка, мыслишь слишком поверхностно»). Быть может, отбор определенного варианта Kitlg происходил вовсе не из-за окраски, а благодаря повышенным способностям рыбок, необходимым для добывания корма в сложной среде? Правда, переносить эти идеи на людей нужно с большой осторожностью…