Papuánci vděčí za svůj imunitní systém genům denisovanů

Lidská historie je historií křížení druhů. Navzdory dávným, dětinsky jednoduchým a již překonaným představám nezpůsobili kromaňonci vyhynutí neandrtálců, ale měli s nimi potomky, a tak má dnes každý člověk non-afrického původu až dvě procenta neandrtálských genů. Ve střední Africe se zase naši předkové křížili s jiným lidským druhem, a to samé se dělo, když dorazili na Sibiř, jejímiž obyvateli z lidského rodu byli tajemní denisované. Již nějakou dobu se ví, že až pět procent genomu současných lidských obyvatel ostrovní jihovýchodní Asie a Austrálie pochází právě od denisovanů. Co konkrétního však mají geny "homininů z Denisovy jeskyně" na svědomí? Jakým způsobem jsou jimi dnešní lidé ovlivněni? 8. prosince 2022 vyšel ve vědeckém časopise PLOS Genetics článek Davidea M. Vespasianiho z Univerzity v Melbourne a jeho kolegů, kteří zkoumali funkce denisovanských a neandrtálských alel v rámci šestapadesáti genomů jedinců pocházejících z ostrova Nová Guinea. Zvláště jedno zjištění, ke kterému při výzkumu dospěli, zaujalo média popularizující vědu natolik, že je zaplavily titulky nepříliš odlišné od titulku příspěvku, který právě čtete. Jaký vliv tedy denisovanské geny měly a mají na imunitní systém Papuánců?

Denisované - naši blízcí příbuzní, na které jsme do roku 2010 zcela zapomněli. Jejich krev však takříkajíc koluje žilami některých lidí. Obrázek z webu History.com

Pro začátek si jen krátce představme zvolené metody výzkumu. Autoři studie převzali veškerá genomová data ze studie G. S. Jacobse a jeho kolegů, jež se zaobírala podobnou tematikou (denisovanské geny u Papuánců), a jejíž výsledky byly publikovány ve vědeckém časopise Cell v roce 2019. Tento datový set se skládal ze seznamu více než sedmi milionů a sedmi set tisíc jednonukleových polymorfismů (tj. variace v jediném nukleotidu, která je přítomna v genomu, a vyskytuje se v populaci v určité významnější míře) identifikovaných v genetickém materiálu 56 osob papuánského původu. Podle původu haplotypu byly archaické jednonukleové polymorfismy klasifikovány jako nenadrtálské nebo denisovanské; denisovanských variant bylo nalezeno na 6098. Nearchaických jednonukleových polymorfismů pocházejících od denisovanů bylo identifikováno 140 916. Výzkumníci vypočítali proporci celkové genetické variance v lidských subpopulacích ze západní Indonésie a Nové Guineje, vypočítali tzv. odds ratio pro počet denisovanských a neandrtálských archaických a nearchaických jednonukleových polymorfismů a provedli tzv. gene ontology enrichment analysis. Jaké tedy byly výsledky? Denisovanské a neandrtálské archaické jednonukleové polymorfismy mohou mít odlišný vliv na procesy regulace genů v různých tkáních, což asi pro běžného, genetikou nepříliš zaujatého člověka není příliš překvapivé zjištění. Ovšem zvláště zajímavé je to, že denisovanské alely jsou zvláště asociovány s odlišnou expresí genů imunocytů, tedy buněk imunitního systému. 

Ženy a dítě z novoguinejské vesnice Awin. Fotografie François-Xaviera Ricauta z webu CNRS News

Jinými slovy, není to neandrtálská DNA, ale denisovanská DNA, co má na imunitní systém původních obyvatel Nové Guineje silný vliv. Tyto denisovanské genové sekvence úspěšně regulují expresi blízkých genů, což má za následek odlišnou reakci imunitního systému na infekce. Je to vůbec poprvé, co se detailním vědeckým výzkumem prokázalo, že denisovanské geny jsou u současných lidí funkční, a že hrají důležitou - vlastně nezbytnou - roli v jejich fyziologii. Nyní to vypadá tak, že právě tyto geny pomohly předkům Papuánců adaptovat se lokálním podmínkám. Nedávný výzkum, byť zřejmě ne tolik zevrubný, prokázal v podstatě to samé u současných obyvatel Vanuatu, Šalomonských ostrovů, Filipín a Tchaj-wanu. Poněkud domýšlivě lze tedy tvrdit, že bez denisovanských genů by lidé v těchto částech světa nebyli dnes na lokální podmínky tak dobře adaptováni. Možná by se Papuáncům v prostředí, jež se svými podmínkami zásadně liší od podmínek v kontinentální Asii, nedařilo tak dobře, kdyby jejich genom nezahrnoval odkaz tajemných obyvatel Sibiře?

Informace pro tento příspěvek byly čerpány z těchto článků:

Denisovan introgression has shaped the immune system of present-day Papuans (PLOS Genetics)

Denisovan DNA Shaped Papuans’ Immune System, New Study Shows (Sci.News)

Berte prosím na vědomí, že genetika je pro autora tohoto blogu jakousi nekonečnou propastí plnou rozličných pojmů, a neřadí se zrovna k jeho zájmům. Jste-li v tomto oboru lépe znalí, a všimli jste si, že něco v tomto příspěvku nedává smysl, určitě se ozvěte!