Papua-Neuguinea (PNG) verfügt über ein breites Spektrum an Umgebungen, die jeweils einzigartige Herausforderungen für das Überleben der Menschheit mit sich bringen. Hochländer und Tiefländer von PNG sind eindrucksvolle Beispiele für Populationen, die einem ausgeprägten Umweltstress ausgesetzt sind. Während die Hochlandbewohner höhenbedingt auf eine geringe Sauerstoffverfügbarkeit stoßen, sind die Tieflandbewohner spezifischen Krankheitserregern ausgesetzt, die im Hochland nicht vorkommen, wie etwa Malaria. Trotz dieser starken Umweltbelastungen wurden die spezifischen Anpassungen dieser Populationen weiterhin übersehen.
Eine neue Studie veröffentlicht in Naturkommunikation beleuchtet die genetischen Anpassungen der Papua-Neuguineer als Reaktion auf ihre einzigartigen Umweltbelastungen.
Die vorgestellten neuen Erkenntnisse basieren auf neuen Gesamtgenomsequenzen von Hoch- und Tieflandbewohnern aus Papua-Neuguinea. Die Daten wurden vom Projekt Papuan Past gesammelt, das Forscher der Universitäten Tartu (Estland), Toulouse (Frankreich) und Papua-Neuguinea zusammenbringt.
„Wir haben die Selektionssignaturen in neu sequenzierten Gesamtgenomen von 54 PNG-Hochländern vom Mt. Wilhelm (Provinz Chimbu) und 74 PNG-Tiefländern von Daru Island (Westprovinz) untersucht. Wir stellten die Hypothese auf, dass die Genome beider Populationen unterschiedlich geformt wurden, um dies zu mildern.“ die schädlichen Auswirkungen ihrer jeweiligen Umgebung“, erklärt Dr. François-Xavier Ricaut, CNRS-Forscher am Centre de Recherche sur la Biodiversité et l’Environnement (Universität Toulouse, Frankreich), Projektleiter und korrespondierender Autor.
„Die in unserer Studie identifizierten genetischen Varianten unter Selektion zeigen Assoziationen mit blutbezogenen Phänotypen“, sagt Dr. Mathilde André, die Hauptautorin vom Institut für Genomik (Universität Tartu, Estland).
Eine dieser genetischen Varianten, die derzeit bei Hochlandbewohnern in Papua-Neuguinea selektiert werden, könnte sich auf die Anzahl der roten Blutkörperchen auswirken. Ein höheres rotes Blutbild hilft dem Hochlandbewohner, sich an die geringere Sauerstoffverfügbarkeit im Hochland anzupassen. Im Gegenteil, die ausgewählte Variante in den Tieflandgebieten hängt mit dem Prozentsatz der weißen Blutkörperchen zusammen.
„Dies unterstützt die Idee, dass Hypoxie die Haupttriebkraft der Selektion gewesen sein könnte, die auf die Hochlandbewohner Papua-Neuguineas einwirkte. Allerdings könnten bestimmte Krankheitserreger das Genom der Tieflandbewohner durch Selektion geprägt haben“, fügt Dr. André hinzu.
Dr. Nicolas Brucato, Co-Autor von der Universität Toulouse, fährt fort: „Interessanterweise beeinflussen beide Varianten auch die Herzfrequenz von Personen mit diesen Mutationen. Diese Vielfalt verdeutlicht die Komplexität der Interpretation der Rolle genetischer Mutationen. Eine Mutation kann.“ wirken sich insgesamt auf mehrere Phänotypen aus.“
Dr. Mayukh Mondal vom Institute of Genomics, der das Projekt mitleitete, fügt hinzu: „Interessanterweise hat einer der Top-Kandidaten für die Selektion bei Tieflandbewohnern einen nichtmenschlichen Ursprung.“
Denisova ist eine der archaischen Homininpopulationen, die in Asien lebten, bevor sich moderne Menschen vor etwa 50.000 Jahren in Papua-Neuguinea niederließen. Obwohl Denisova zu dieser Zeit schnell ausstarb, haben sie sich mit Vorfahren aus Papua-Neuguinea vermischt und ihr Erbe im Genom der modernen Papua-Neuguinea hinterlassen. Diese Studie legt nahe, dass eine genetische Mutation in Denisova, die sich auf eine bestimmte Proteinstruktur auswirkt, direkt auf das Genom von Papua-Neuguinea übertragen wurde.
„Es sieht so aus, als ob das veränderte Protein für das Überleben der Tieflandbewohner in ihrer Umgebung von Vorteil ist. Obwohl wir die genaue Ursache dieser Selektion nicht kennen, könnte diese Mutation den Tieflandbewohnern helfen, Malaria zu überwinden“, schließt Dr. Mondal.
Diese neuen Erkenntnisse darüber, wie lokale Anpassung die Genome und Phänotypen der Hoch- und Tiefländer Papua-Neuguineas unterschiedlich geprägt hat, verdeutlichen die Notwendigkeit, Populationen mit unterschiedlichem Hintergrund zu untersuchen, um Licht auf die Schlüsselaspekte der menschlichen Biologie zu werfen.
Mehr Informationen:
Positive Selektion im Genom zweier Papua-Neuguinea-Populationen auf unterschiedlichen Höhenniveaus, Naturkommunikation (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-47735-1
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