Неандертальцы и дым

Дым от костров вряд ли вредил неандертальцам сильнее, чем человеку разумному.

Из всех видов людей только человек разумный получил эволюционное преимущество. Почему исчезли другие виды рода Homo, и в частности, знаменитый неандертальский человек, специалисты спорят до сих пор. Скорее всего, имел место целый набор взаимосвязанных причин, начиная с обычной конкуренции между видами и заканчивая климатическими изменениями.

Несколько лет назад исследователи из Университета штата Пенсильвания предположили, что исчезновению неандертальцев поспособствовало то, что они плохо переносили дым от огня. При горении древесины (а также угля, нефтепродуктов, табака, пищи) образуются полициклические ароматические углеводороды (к ним относятся, например, бензпирен и нафталин). Наш организм старается от них избавиться с помощью набора ферментов, окисляющих всякие посторонние вещества.

Проблема в том, что при утилизации подобных вредных углеводородов в качестве промежуточного продукта получаются чрезвычайно агрессивные и потому тоже вредные молекулы – эпоксиды, хиноны и другие. То есть избавляться от ароматических углеводородов, разумеется, нужно. Но если обезвреживающие их ферменты будут работать очень активно, в клетке станет очень много токсичных молекул. Получается, что ферменты-уборщики должны работать полегоньку, не спеша.

Активность ферментов зависит от рецептора, на который садятся полициклические ароматические углеводороды. Когда ген этого рецептора сравнили у современных людей и неандертальцев, то оказалось, что у неандертальцев он должен был работать чрезвычайно эффективно и потому чрезвычайно сильно вредить.

Почувствовав углеводороды, неандертальский рецептор заставлял клетку синтезировать огромное количество ферментов, которые интенсивно перерабатывали полициклические углеводороды и производили огромное количество токсичных продуктов метаболизма. Разница в активности между неандертальским вариантом рецептора и нашим вариантом в экспериментах была велика – неандертальский был в 150–1000 раз более активен. Если Homo sapiens и Homo neanderthalensis готовили пищу на костре, то человек разумный меньше страдал от дыма, чем неандерталец.

Но всё оказалось не так просто. В недавней статье в Molecular Biology and Evolution исследователи из Лейденского университета повторили эксперименты коллег из Университета штата Пенсильвания. Ген рецептора в неандертальском варианте и в варианте человека разумного вводили в клетки и смотрели, как клетки отреагируют на ароматический углеводород. Но если в первой работе гены вводили в клетки обезьяны и крысы, то во второй работе для экспериментов взяли уже клетки человека. Кроме того, в любом нашем гене есть собственно кодирующая часть, в которой зашифрована последовательность белка, и окружающие её с двух сторон некодирующие последовательности. От некодирующих последовательностей во многом зависит, сколько белка синтезирует клетка. И во второй работе в клетки внедряли именно «полные» гены, вместе с их собственными некодирующими последовательностями.

В итоге оказалось, что неандертальский рецептор в смысле работы мало отличается от нашего рецептора: при появлении ароматического углеводорода оба они активируется примерно в равной степени, оба они примерно одинаково стимулируют активность ферментов, перерабатывающих опасные углеводороды. Видимо, у этих рецепторов очень много зависит от окружения, и в клетках обезьян и крыс они работают совсем не так, как у людей.

В целом авторы новой работы полагают, что если где и искать причины вымирания неандертальцев, то не в их чувствительности к токсинам. Более ранние исследования говорят о том, что у H. neanderthalensis было около двух десятков генов, похожих по задачам на ген «противоуглеводородного» рецептора, так что неандертальцы, скорее всего, перерабатывали токсины даже эффективнее, чем мы.