Genetiske tilpasninger har påvirket blodsammensætningen i to populationer fra Papua Ny Guinea, viser undersøgelse

Papua Ny Guinea (PNG) har en bred vifte af miljøer, der hver byder på unikke udfordringer for menneskets overlevelse. Highlanders og lowlanders af PNG er slående eksempler på befolkninger, der står over for særskilt miljøbelastning. Mens højlænderne støder på lav ilttilgængelighed på grund af højden, er lavlænderne udsat for specifikke patogener, som er fraværende i højlandet, såsom malaria. På trods af dette stærke miljømæssige pres er de specifikke tilpasninger af disse populationer forblevet overset.

En ny undersøgelse offentliggjort i Nature Communications kaster lys over Papua Ny Guineas genetiske tilpasninger som reaktion på deres unikke miljømæssige pres.

De nye resultater, der præsenteres, er afhængige af nye hel-genomsekvenser fra højlændere og lavlændere fra Papua Ny Guinea. Dataene blev indsamlet af Papuan Past-projektet, som samler forskere fra universiteterne i Tartu (Estland), Toulouse (Frankrig) og Papua Ny Guinea.

"Vi undersøgte signaturerne for selektion i nyligt sekventerede hele genomer af 54 PNG-højlandere fra Mt. Wilhelm (Chimbu-provinsen) og 74 PNG-lavlændere fra Daru Island (Western Province). Vi antog, at genomerne af begge populationer er blevet formet forskelligt for at afbøde de skadelige virkninger af deres respektive miljøer," forklarer Dr. François-Xavier Ricaut, CNRS-forsker ved Centre de Recherche sur la Biodiversité et l'Environnement (University of Toulouse, Frankrig), projektleder og tilsvarende forfatter.

"De genetiske varianter under udvælgelse identificeret i vores undersøgelse viser associationer til blodrelaterede fænotyper," siger Dr. Mathilde André, hovedforfatter fra Institute of Genomics (University of Tartu, Estland).

En af disse genetiske varianter under udvælgelse i Papua Ny Guineas højlændere kan påvirke antallet af røde blodlegemer. Et højere rødt blodtal hjælper højlænderen med at tilpasse sig den lavere ilttilgængelighed i højlandet. Tværtimod er den udvalgte variant hos lavlænderne forbundet med procentdelen af ​​hvide blodlegemer.

"Dette understøtter ideen om, at hypoxi kan have været den vigtigste drivkraft for selektion, der har virket på Papua Ny Guineas højlændere. Imidlertid kan specifikke patogener have formet genomet af lavlændere gennem selektion," tilføjer Dr. André.

Dr. Nicolas Brucato, en medforfatter fra University of Toulouse, fortsætter, "Interessant nok påvirker begge varianterne også hjertefrekvensen hos individer med disse mutationer. Denne mangfoldighed fremhæver kompleksiteten i at fortolke rollen af ​​genetiske mutationer. En mutation kan påvirker flere fænotyper tilsammen."

Dr. Mayukh Mondal fra Institute of Genomics, som var med i spidsen for projektet, tilføjer:"Interessant nok har en af ​​topkandidaterne til udvælgelse i lavlændere en ikke-menneskelig oprindelse."

Denisova er en af ​​de arkaiske homininpopulationer, der levede i Asien, før moderne mennesker bosatte sig i Papua Ny Guinea for omkring 50.000 år siden. Selvom Denisova hurtigt uddøde omkring det tidspunkt, har de blandet sig med Papua Ny Guineas forfædre og efterladt deres arv i genomet af moderne Papua Ny Guineaer. Denne undersøgelse tyder på, at en genetisk mutation i Denisova, der påvirker en specifik proteinstruktur, er blevet direkte overført til Papua Ny Guineas genomer.

"Det ser ud til, at det ændrede protein er gavnligt for lavlænderne til at overleve i deres miljø. Selvom vi ikke kender den nøjagtige årsag til denne udvælgelse, kan denne mutation måske hjælpe lavlænderne med at overvinde malaria," konkluderer Dr. Mondal.

Denne nye indsigt i, hvordan lokal tilpasning har formet genomerne og fænotyperne hos højlændere og lavlændere i Papua Ny Guinea, påpeger forskelligt nødvendigheden af ​​at undersøge populationer med forskellig baggrund for at kaste lys over de vigtigste aspekter af menneskelig biologi.

Flere oplysninger: Positiv selektion i genomerne af to Papua Ny Guinea-populationer på forskellige højdeniveauer, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-47735-1

Journaloplysninger: Nature Communications

Leveret af Estonian Research Council