Неандерталец водит нас за нос?

Неандерталец из Ля Феррасси, реконструкция М. Герасимова. Смотрите какой носище!

Лицевые расстояния, используемые в исследовании

Слева - череп индейца, справа - неандерталец из Амуд

Высота носа в трёх человеческих популяциях и у неандертальцев

Индейский орлиный профиль

Для анализа исследователи взяли фотографии 6500 жителей Латинской Америки: из Колумбии, Бразилии, Чили, Мексики и Перу. Такие популяции интересны, потому что имеют сильно смешанное – в данном случае американо-африкано-европейское происхождение. Поэтому их лица довольно разнообразны и есть возможность оценивать, как родословная человека коррелирует с особенностями внешности. 

Авторы хотели найти генетические варианты (и другие характеристики), влияющие на черты лица этих людей. Подобные исследования уже проводились, но в них ориентация и разметка фотографий делалась вручную. 

Теперь же исследователи использовали специальную систему распознавания лиц Face++, чтобы автоматически размещать на фотографиях 106 ориентиров - точек, расстояния между которыми характеризуют человеческие лица. Буду для простоты говорить «лицевые расстояния».

Было во-первых показано, эти расстояния коррелируют с полом и возрастом. Пишут, что у женщин это связано, в частности, с «косметической формой» бровей. С возрастом у людей сильно менялось расстояние между глазами и бровями, а также толщина губ. Нашли корреляцию и с европейским происхождением: тех, у кого много «европейской крови», можно опознать, например, по более узкому носу.

Наконец, генетика. Полногеномный поиск позволил обнаружить 42 региона в ДНК, связанных хотя бы с одним лицевым расстоянием. Из этих 42 областей только 9 были уже известны специалистам, 33 оказались новыми.

 Но подтвердится ли такая связь в других человеческих популяциях? Исследователи провели поиск в базах данных по фотографиям и геномам 5000 жителей Восточной Азии, 10 тыс. европейцев и 3600 африканцев. Из 33 найденных генетических регионов подтвердились 26. При этом 4 региона воспроизвелись во всех популяциях.

Исследователи выяснили, очень многие генетические варианты в выявленных регионах ДНК находятся в регуляторных элементах вблизи генов, отвечающих за рост и развитие черепа и лица. 

В том числе это, например, гены, участвующие в слиянии нёба.  Мутации в одном из них, ADAM3A, связывают с развитием расщелины нёба и образованием так называемой заячьей губы.

Но этого мало! Авторы исследования провели сравнение и с геномами мышей с различными вариациями лицевой части черепа. Выяснилось, что регион на 5-й хромосоме мышиной ДНК, гомологичный одному из выявленных у человека, влияет на форму черепа и нижней челюсти мыши. У человека показана связь этого региона с высотой нижней части лица.

Еще один из новых обнаруженных регионов находится на 1-й хромосоме человека, 1q32.3, варианты в нем показали сильную связь с высотой средней части лица. Интересно, что раньше уже сообщалось о неандертальской примеси в этой области ДНК.  

Исследователи проверили и убедились, что число неандертальских вариантов здесь достигает пика на участке, наиболее сильно ассоциированном с особенностями лица. У 31% латиноамериканцев здесь присутствует неандертальская ДНК. 

Авторы статьи показали, что эти неандертальские варианты приводят к увеличению расстояний от глаз до кончика носа. Хорошо бы посмотреть на неандертальские лица… но у нас есть только черепа, на которых интересующие специалистов точки не зафиксировать. Зато есть связанные с ними характеристики, такие как высота носа.

В статье приводятся фото черепов коренного американца и ближневосточного неандертальца из Амуд.  Видно, какое огромное носовое отверстие у неандертальского черепа, что подтверждают и цифры: высота носа 50 мм у индейца, 64 мм у древнего человека. Конечно, сравнение отдельных черепов – не показатель. К тому же, правильный ракурс решает всё. 

На графике мы видим сопоставление аналогичных размеров африканцев, коренных американцев и африканцев (всего 1190 человек) и 10 неандертальцев. Видно, что область неандертальских значений сильно смещена вверх, хотя некоторые индейцы могли бы потягаться с древними троглодитами. Не благодаря ли неандертальской примеси?

Действительно, наличие неандертальских вариантов сильно коррелирует с высотой носа. У жителей Нового света эти варианты встречаются почти исключительно на участках хромосом, доставшихся этим людям от индейцев. Т.е. именно коренные американцы получили в регионе 1q32.3 кусок неандертальской хромосомы.

Что же это получается? Орлиные индейские носы – неандертальское наследие? 

Орлиными носами, насколько мне известно, отличались в основном жители севера Нового Света, а их в исследовании нет. Крупные носы, правда, встречаются также в Андах и Патагонии.

Давно высказывалась мысль, что крупные неандертальские носы – адаптация к особым климатическим условиям. Было показано, что и у современных «аборигенных популяций» человека ширина ноздрей коррелирует с температурой и влажностью окружающей среды: более широкие носы чаще встречаются в теплом и влажном климате, а более узкие — в холодном и сухом. Здесь, правда, мы говорим о другой характеристике – высоте носа. 

В предыдущем исследовании авторы уже выявили генетический регион, доставшийся современным людям от денисовцев, который вероятно влияет на толщину губ. Показано, что этот же участок ДНК связан с распределением жира в организме и подвергался естественному отбору – возможно, как адаптация к холоду. 

Но в этом случае сравнивать современных людей было не с чем, поскольку речь шла лишь о мягких тканях, да и череп денисовца до сих не нашли.  Теперь, наконец, неандертальское влияние налицо, прошу прощения за каламбур.

Источник: https://www.nature.com/articles/s42003-023-04838-7