Historie om tidlig bosættelse og overlevelse i Andes højland afsløret af gamle genomer

En multicenterundersøgelse af de genetiske rester af mennesker, der bosatte sig for tusinder af år siden i Andesbjergene i Sydamerika afslører et komplekst billede af menneskelig tilpasning fra tidlig bosættelse, til en deling omkring 9, 000 år siden mellem høj- og lavlandsbefolkninger, til den ødelæggende udsættelse for europæiske sygdomme i det 16. århundredes koloniperiode.

Anført af Anna Di Rienzo, Ph.D., og John Lindo, Ph.D., JD, fra University of Chicago; Mark Aldenderfer, Ph.D., fra University of California, Merced; og Ricardo Verdugo fra University of Chile, forskerne brugte nyligt tilgængelige prøver af DNA fra syv hele genomer til at studere, hvordan oldtidens andinske mennesker – inklusive grupper, der samlet sig omkring Titicaca-søen i Peru og Bolivia, 12, 000 fod over havets overflade - tilpasset deres miljø gennem århundreder.

I journalen Videnskabens fremskridt , de sammenlignede deres syv historiske genomer med 64 moderne genomer fra en nuværende højlands-andinsk befolkning, den agropastorale Aymara i Bolivia, og lavlandsjæger-samleren Huilliche-Pehuenche i kystnære Chile.

Målene var (1) at datere den indledende migration til det andinske højland, (2) at identificere de genetiske tilpasninger til det højtliggende miljø, der tillod den pågældende bosættelse, (3) at vurdere virkningen af ​​den europæiske kontakt, der startede i 1530'erne, og som forårsagede den næsten udslettelse af mange lavlandssamfund i Sydamerika.

"Vi har meget gamle prøver fra de høje Andesbjerge, " sagde Di Rienzo. "Disse tidlige bosættere har den tætteste tilknytning til de mennesker, der nu bor i dette område. Dette er en hård, kold, ressourcesvagt miljø, med lavt iltniveau, men folk der tilpassede sig det habitat og den agrariske livsstil."

Studiet, "Den genetiske forhistorie af det andinske højland 7, 000 år BP gennem europæisk kontakt, " afdækkede flere uventede funktioner.

Forskerne fandt ud af, at højlands-andinerne oplevede meget mindre end forventet befolkningsnedgang efter kontakt med europæiske opdagelsesrejsende, der først kom til Sydamerika i 1530'erne. I lavlandet, demografiske modeller og historiske optegnelser tyder på, at op til 90 procent af indbyggerne kan være blevet udslettet efter europæernes ankomst. Men befolkningen i de øvre Andesbjerge havde kun en befolkningsreduktion på 27 procent.

Selvom højlænderne boede i højder over 8, 000 fod, hvilket betød reduceret ilt, hyppige kolde temperaturer og intens ultraviolet stråling, de udviklede ikke de reaktioner på hypoxi, der ses hos indfødte i andre højhøjde omgivelser, såsom Tibet.

Andinerne kan have tilpasset sig hypoxi i høj højde "på en anden måde, via kardiovaskulære modifikationer, " foreslår forskerne. De fandt tegn på ændringer i et gen kaldet DST, som er forbundet med dannelsen af ​​hjertemuskel. Andeshøjlandere har tendens til at have forstørrede højre ventrikler. Dette kan have forbedret iltindtagelse, øger blodgennemstrømningen til lungerne.

Men det stærkeste tilpasningssignal, som forskerne fandt, var i et gen kaldet MGAM (maltase-glucoamylase), et tarmens enzym. Det spiller en vigtig rolle i fordøjelsen af ​​stivelsesholdige fødevarer såsom kartofler - en fødevare hjemmehørende i Andesbjergene. En nylig undersøgelse tyder på, at kartoflen kan være blevet tæmmet i regionen mindst 5, 000 år siden. Positiv selektion på MGAM-genet, forfatterne bemærker, "kan repræsentere en adaptiv reaktion på større afhængighed af stivelsesholdige husdyr."

Den tidlige tilstedeværelse af denne variant i andinske folk antyder "et betydeligt skift i kosten fra en, der sandsynligvis var mere kødbaseret til en mere plantebaseret, " sagde UC Merceds Aldenderfer, en antropolog. "Timingen for udseendet af varianten er helt i overensstemmelse med, hvad vi ved om den palæo-etno-botaniske rekord i højlandet."

Selvom andinske bosættere indtog en kost med høj stivelse, efter at de begyndte at dyrke landbrug, deres genomer udviklede ikke yderligere kopier af det stivelsesrelaterede amylasegen, almindeligvis ses i europæiske landbrugsbefolkninger.

En sammenligning af de gamle genomer med deres levende efterkommere afslørede også selektion for immunrelaterede gener kort efter europæernes ankomst, tyder på, at andinerne, der overlevede, kan have haft en fordel med hensyn til de nyligt introducerede europæiske patogener.

"Kontakt med europæere havde en ødelæggende indvirkning på den sydamerikanske befolkning, såsom introduktion af sygdom, krig, og social forstyrrelse, " forklarede Lindo. "Ved at fokusere på perioden før det, vi var i stand til at skelne miljøtilpasninger fra tilpasninger, der stammede fra historiske begivenheder."

"I vores avis, " sagde Aldenderfer, "Der var intet af denne prioritering af gener på bekostning af arkæologiske data. Vi arbejdede frem og tilbage, genetik og arkæologi, at skabe en fortælling, der stemmer overens med alle de tilgængelige data."