Человечеству за последние сотни тысяч лет пришлось пережить огромные изменения климата. И выживать люди могли не только благодаря культуре и технологиям — естественный отбор тоже постепенно менял человеческий организм.

Новое генетическое исследование показало, что у предков древних жителей Японского архипелага могли сформироваться сразу несколько адаптаций, помогавших переносить сильный холод.

Учёные проанализировали геномы 42 охотников-собирателей культуры Дзёмон. Эта культура существовала на Японском архипелаге примерно от 16 до 3 тысяч лет назад, однако её генетическая история уходит значительно глубже.

Предполагается, что предки Дзёмон отделились от континентальных восточноевразийских популяций около 27–19 тысяч лет назад — ближе к концу последнего ледникового периода. Последующая изоляция на островах помогла сохранить в их геномах древние особенности, которые в других популяциях проследить гораздо сложнее.

Исследователи получили ДНК 25 человек, живших примерно 5400–2300 лет назад, и объединили эти данные с 17 ранее опубликованными геномами Дзёмон.

Древняя ДНК часто сильно разрушена, поэтому недостающие участки исследователи статистически восстановили, используя генетические данные 9290 современных японцев.

После этого учёные начали искать варианты генов, которые могли распространяться благодаря естественному отбору.

И обнаружили сразу несколько признаков, связанных с приспособлением к холоду.

Особенно интересными оказались варианты генов, участвующих в термогенезе без дрожи — способности организма производить тепло без сокращений мышц. В этом процессе особенно важна бурая жировая ткань, способная расходовать энергию на обогрев организма.

Один из вариантов, который ранее экспериментально связывали с производством тепла в буром жире, встречался примерно у 73% изученных Дзёмон. Среди современных жителей Восточной Азии его частота составляет около 17%.

Учёные также обнаружили признаки естественного отбора среди генов, связанных с массой тела и обменом жиров в крови.

На первый взгляд здесь есть противоречие: жир полезно запасать как энергетический резерв, но одновременно организм может использовать его как топливо для производства тепла.

По мнению исследователей, сочетание подобных адаптаций могло позволять эффективнее сохранять энергию и одновременно быстрее направлять её в бурую жировую ткань, где она превращалась в тепло. Это потенциально помогало поддерживать температуру тела в морозных условиях.

Необычное сходство обнаружилось и с совершенно другой популяцией.

В области генома, связанной с переработкой жирных кислот, Дзёмон оказались значительно ближе к гренландским инуитам, чем к современным восточноазиатским популяциям.

Исследователи считают это возможным примером сходной эволюции: две удалённые друг от друга группы независимо приобрели похожие приспособления под воздействием похожих условий среды.

Археологические находки тоже согласуются с этой картиной. На ранней керамике Дзёмон сохранились свидетельства того, что водные ресурсы играли важную роль в их питании. Генетические и археологические данные вместе указывают на возможную адаптацию к богатому жирами и белком рациону в холодной среде — в этом отношении напоминающую адаптации инуитов.

Но самые интересные результаты появились, когда учёные попытались понять, когда именно начались эти изменения.

Поскольку останки Дзёмон относятся к разным периодам, исследователи смогли использовать их возраст и генетическое родство, чтобы приблизительно восстановить изменение частоты одного из вариантов, связанных с холодом.

Анализ показал, что во время последнего ледникового периода естественный отбор воздействовал на него сильнее, чем после окончания ледниковой эпохи.

При этом адаптация, вероятно, происходила постепенно.

Некоторые связанные с холодом варианты существовали ещё у более южных предков Дзёмон. Другие стали особенно распространёнными уже в самой линии Дзёмон.

Авторы предполагают, что по мере продвижения предков этой популяции на север, в более холодные районы, новые приспособления постепенно накладывались на уже существовавшие.

Впрочем, исследователи подчёркивают, что часть этих выводов пока остаётся предположительной. Восстанавливать особенности физиологии людей, живших тысячи лет назад, крайне сложно, особенно учитывая, насколько сильно их условия жизни и питание отличались от современных.

Тем не менее работа показывает, как естественный отбор мог помогать древним людям приспосабливаться к одним из самых суровых климатических условий в истории нашего вида.

Исследование опубликовано в журнале Science Advances.