Rdzenni mieszkańcy tych terenów znani są ze swoich przystosowań do życia w wymagającym środowisku. Lepiej znoszą na przykład niedobór tlenu na dużych wysokościach i potrafią pozbyć się z organizmu zanieczyszczających tamtejszą wodę pitną związków arsenu.

Nowe badanie przeprowadzone przez naukowców z University of California – Los Angeles (UCLA) i Uniwersytetu w Buffalo (USA) pokazuje, że rdzenne populacje Andów dzięki doborowi naturalnemu przystosowały się do znaczących zmian w diecie (https://doi.org/10.1038/s41467-026-71450-8).

Ludzie ci jako pierwsi udomowili ziemniaka, który stał się podstawą ich diety (znanych jest tam około 4000 odmian ziemniaka). Uprawa tej rośliny dopiero kilkaset lat temu stała się popularna niemal na całym świecie. Dziś żyjący w Peru potomkowie pierwszych zjadaczy ziemniaków posiadają największą znaną liczbę genów zaangażowanych w trawienie skrobi spośród wszystkich populacji na świecie.

Badanie prowadzone wspólnie przez naukowców z UCLA i Uniwersytetu w Buffalo wykazało, że dobór naturalny zaczął faworyzować rdzennych mieszkańców Andów z niezwykle dużą liczbą genów amylazy ślinowej, czyli AMY1, w okresie, gdy ziemniaki zaczęto uprawiać na wyżynach Andów, około 6000 do 10 000 lat temu.

Osoby z dużą liczbą kopii genu AMY1 mają tendencję do wytwarzania w ślinie większej ilości enzymu amylazy. Uważa się, że trawią skrobię efektywniej – wskazała Abigail Bigham, profesor antropologii na UCLA, która bada populacje w peruwiańskich Andach i nepalskich Himalajach.

Bigham i jej zespół zebrali DNA od peruwiańskich andyjskich użytkowników języka keczua – dane te porównano następnie z bazami danych genomicznych, które zawierają tysiące próbek DNA pochodzących od dziesiątek współczesnych populacji ludzkich.

„Wysoko położone Andy znane są jako region bogaty w wiedzę na temat ewolucyjnej adaptacji człowieka – na przykład niedotlenienia, w którym tkanki nie otrzymują wystarczającej ilości tlenu” – powiedziała Bigham, której poprzednia praca, prowadzona wspólnie ze współautorką Kelsey Jorgensen, wówczas stypendystką Bigham, dostarczyła dowodów na selekcję w szlaku trawienia skrobi u ludów andyjskich. „Te nowe badania podkreślają, jak przydatne są Andy dla zrozumienia ewolucyjnej adaptacji człowieka do innych selektywnych nacisków środowiskowych, takich jak dieta” - zwróciła uwagę.

Współautor, Omer Gokcumen, profesor nauk biologicznych Uniwersytetu w Buffalo, którego badania wykazały, że początkowa duplikacja genu AMY1 wystąpiła u ludzi co najmniej 800 000 lat temu, powiedział, że odkrycia te wyraźnie dowodzą roli doboru naturalnego w Andach po rozpoczęciu uprawy ziemniaków. „Biolodzy od dawna podejrzewali, że różne grupy ludzi wykształciły adaptacje genetyczne w odpowiedzi na swoją dietę, ale bardzo niewiele jest przypadków, w których dowody są tak silne”.

Jak twierdzą naukowcy, przodkowie rdzennych mieszkańców Andów mieli już kopie genu AMY1 – niektórzy z mniejszą liczbą kopii, inni z większą – zanim osiedlili się na wyżynach i udomowili ziemniaki. Jednak gdy zaczęli uprawiać ziemniaki, osoby z większą liczbą kopii zyskały przewagę ewolucyjną. Począwszy od około 10 000 lat temu, osoby posiadające około 10 lub więcej kopii AMY1 miały 1,24 proc. przewagę w przeżywalności lub reprodukcji na każde pokolenie.

„Ewolucja to rzeźbienie kształtu, a nie budowanie budynku” – powiedział Gokcumen. „Nie jest tak, że rdzenni mieszkańcy Andów zyskali dodatkowe kopie genu AMY1, gdy zaczęli jeść ziemniaki. Przeciwnie, osoby z mniejszą liczbą kopii zostały z czasem wyeliminowane z populacji, być może dlatego, że miały mniej potomstwa, a te z większą liczbą kopii pozostały” - doprecyzował.

Obecnie rdzenni mieszkańcy Peru mają średnio 10 kopii genu AMY1, czyli o dwie do czterech kopii więcej niż jakakolwiek z 83 innych objętych badaniem populacji. Na przykład Majowie - rdzenna ludność Meksyku o wspólnej historii ewolucyjnej, ale bez tradycji uprawy ziemniaków - mają tylko 6 kopii.

Choć naukowcy podejrzewali, że wyższa liczba kopii genu AMY1 u mieszkańców Andów była związana z ich tradycją uprawy ziemniaków, musieli oni uwzględnić drastyczny spadek liczebności rdzennej ludności obu Ameryk po kontakcie z Europejczykami w XV wieku, co doprowadziło do chorób, głodu, przemocy, konfliktów i gwałtownej utraty różnorodności genetycznej w krótkim czasie.

Dopiero zastosowanie najnowocześniejszych technologii sekwencjonowania ultradługiego DNA, wraz z nowo dostępnymi zestawami danych porównawczych, pozwoliło naukowcom wykazać, że liczba kopii genu wzrosła w Andach kilka tysięcy lat przed pojawieniem się Europejczyków.

Badanie otwiera drogę do szerszych badań nad życiem ludzi na dużych wysokościach, z ograniczonym dostępem do żywności i ekstremalną ekspozycją na niskie temperatury oraz promieniowanie ultrafioletowe.

Rodzi się pytanie, jak ludzie będą ewoluować pod wpływem współczesnej oferty żywnościowej. Jak zaznaczyła Bigham, adaptacja genetyczna nadal ma znaczenie. „Istnieją idee takie jak dieta paleo, która jest dostosowana do środowiska paleolitu i zakłada, że nie jesteśmy przystosowani do spożywania żywności pochodzącej z okresu po udomowieniu. Myślę jednak, że te badania pokazują, że populacje ludzkie reagowały i ewoluowały w odpowiedzi na zmieniające się warunki żywieniowe w ciągu ostatnich 10 000 lat. Nasze szlaki metaboliczne nie są jedynie produktem paleolitycznej przeszłości” - wyjaśniła badaczka.

Paweł Wernicki (PAP)

pmw/ bar/