Jäger-Sammler-Gene halfen den frühen europäischen Landwirten, Krankheiten zu überleben, enthüllt eine Studie

Als Bauern der frühen Steinzeit vor etwa 8.000 Jahren zum ersten Mal aus dem Nahen Osten nach Europa zogen, trafen sie sich und begannen sich mit den bestehenden Jäger-Sammler-Populationen zu vermischen. Jetzt zeigen genomweite Studien von Hunderten alter Genome aus dieser Zeit mehr Abstammung von Jägern und Sammlern in den Genen der adaptiven Immunität in der gemischten Population, als man zufällig erwarten würde.

Die Ergebnisse, berichtet in Aktuelle Biologie am 23. März, schlagen vor, dass die Vermischung zwischen den beiden Gruppen zu Mosaiken genetischer Variation führte, auf die durch natürliche Selektion eingewirkt wurde, ein Prozess, durch den sich alle Organismen, einschließlich des Menschen, im Laufe der Zeit anpassen und verändern.

Die Veränderungen in den Immunitätsgenen traten in der Region des Haupthistokompatibilitätskomplexes (MHC) auf, einem Cluster von Genen, die Oberflächenproteine ​​​​auf Zellen codieren und unserem Immunsystem helfen, Krankheitserreger zu erkennen. Die Forscher entdeckten auch mehr bäuerliche Vorfahren in einem Gen namens SLC24A5, das an der Hautpigmentierung beteiligt ist.

„Dies sagt uns, dass diese Regionen des Genoms einer natürlichen Selektion unterzogen wurden“, sagte Tom Davy vom Ancient Genomics Laboratory des Francis Crick Institute in London. „Die genetischen Varianten, die überwiegend von Jägern und Sammlern in der MHC-Region und von Landwirten in SLC25A5 getragen werden, nahmen in der Nachkommenpopulation an Häufigkeit zu.“

In den letzten Jahren hat die Untersuchung alter Genome es Wissenschaftlern ermöglicht, im Wesentlichen in die Vergangenheit zu reisen, um die Evolution von Menschen und anderen Organismen zu verfolgen. Während sich die meisten alten DNA-Studien auf archäologische Fragen konzentrierten, erkannten Davy und Pontus Skoglund vom Francis Crick Institute sowie Iain Mathieson und Kollegen von der University of Pennsylvania, dass die zunehmende Verfügbarkeit von standardisierten und gemeinsam genutzten alten Genomdaten nun neue Fragen zur natürlichen Selektion und zur natürlichen Selektion zulässt Anpassung des Menschen in prähistorischer Zeit.

Sie analysierten genomweite DNA von 677 Individuen aus dem mesolithischen und neolithischen Europa. Ihr Ziel war es, nach Abstammungsabweichungen in den Genomen gemischter Individuen zu suchen und zu testen, ob diese Abweichungen das Ergebnis natürlicher Selektion und nicht zufälliger Veränderungen zu sein scheinen.

Ihre Analyse ergab, dass ein Pigmentierungs-assoziiertes Gen aus der neolithischen lokalen Abstammung am stärksten überrepräsentiert war. Im Gegensatz dazu behielt die gemischte Gruppe mehr Gene aus dem wichtigen MHC-Immunitätslocus von den Jägern und Sammlern. Die Ergebnisse könnten einfach den Vorteil einer größeren Vielfalt der Immunantwort widerspiegeln, sagen die Forscher. Andererseits könnten die MHC-Allele der Jäger und Sammler positiv selektiert worden sein, weil sie ein größeres Überleben und eine bessere Anpassung an Krankheitserreger in der neolithischen Gruppe ermöglichten.

Obwohl möglicherweise andere Faktoren eine Rolle gespielt haben, heben die Ergebnisse die Immunfunktion als Hauptziel der natürlichen Selektion in spätsteinzeitlichen Populationen hervor. Die Forscher sagen, die erhöhte Immunrepräsentation von Jägern und Sammlern sei für sie etwas überraschend gewesen.

„Eine langjährige Idee ist, dass die landwirtschaftliche Lebensweise die Immunanpassung aufgrund dichterer Siedlungen, neuer Ernährungsweisen und der Nähe zu Nutztieren vorangetrieben hat“, sagte Skoglund. „Als landwirtschaftliche Gruppen aus dem Nahen Osten nach Europa expandierten und sich mit lokalen Jägern und Sammlern vermischten, wäre die natürliche Vorhersage, dass die Immunitätsgene der Bauern am besten an den bäuerlichen Lebensstil angepasst und daher ausgewählt würden. Wir sehen jedoch das Gegenteil. dass die Abstammung von Jägern und Sammlern am MHC-Immunitätslocus angereichert ist. Dies könnte beispielsweise daran liegen, dass die Jäger und Sammler bereits an in Europa vorkommende Krankheitserreger angepasst waren, oder es könnte das Ergebnis natürlicher Selektion sein, die die Vielfalt der Immunitätsgene begünstigt.

Was die Veränderungen der Pigmentierung betrifft, so hatten frühere Studien auch eine Selektion aus Gründen gezeigt, die nicht vollständig verstanden werden. „Eine Hypothese ist, dass eine hellere Hautpigmentierung es den Landwirten ermöglichte, mehr Vitamin D aus ultravioletter Strahlung zu synthetisieren, während Jäger und Sammler in der Lage waren, ausreichend Vitamin D aus ihrer Ernährung zu gewinnen“, sagt Mathieson.

Insgesamt erweitert die neue Studie die jüngsten Erkenntnisse der adaptiven Beimischung in der MHC-Region zum ersten Mal auf die Selektion in einer menschlichen Population aus der Steinzeit. Die Forscher sagen, dass die Entdeckung einer größeren Diversität am MHC-Lokus neue Wege zum Verständnis der Anpassungen eröffnet, die mit der Umstellung auf einen landwirtschaftlichen Lebensstil einhergingen, der laut den Forschern ein grundlegender Übergang war, der weltweit in der Menschheitsgeschichte stattfand.

„Diese Studie hat die natürliche Selektion während des landwirtschaftlichen Übergangs in einer Region der Welt, Europa, gezeigt, aber andere Regionen sind nicht gut verstanden“, sagte Skoglund. „Zukünftige Studien zu alter DNA werden auch in der Lage sein zu untersuchen, inwieweit die Immunität auch in anderen Perioden der Umwelt- und Lebensstilveränderung während der menschlichen Evolution ein Schlüsselziel war.“