ЭВОЛЮЦИЯ ГЕНОФОНДОВ ЧЕЛОВЕКА: ПОПУЛЯЦИОННЫЕ И ЛОКУС-СПЕЦИФИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

Н. К. Янковский*, С. А. Боринская**

*Институт общей генетики им. Н. И. Вавилова РАН, Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова Москва, Россия: yankovsky@vigg. ru;

**Институт общей генетики им. Н. И. Вавилова РАН Москва, Россия: borinskaya@vigg. ru

На примере генов G6PD, APOE, DRD4, LCT, ADH1B человека рассмотрены раз — личные подходы к выявлению адаптивной значимости аллелей и молекулярно — генетических механизмов адаптации. Это анализ пространственного распределения частот аллелей в популяциях человека и анализ гаплотипов, указывающий на воз — можную адаптивность аллелей, их составляющих.

Ключевые слова: генофонды, популяции человека, эволюция, адаптация, частоты аллелей.

В исследованиях генетических аспектов процесса эволюции особое внимание привлекает эволюция человека. В настоящее время Homo sapiens является наиболее изученным видом в отношении филогенетических изменений генома и географиче — ских трендов распределения частот аллелей.

Различия между популяциями по составу и частоте аллелей формируются либо в результате локус-специфичных процессов (различные виды отбора, на — правленные на один или несколько локусов, определяющих адаптивный фено — тип), либо в результате событий популяционного уровня (колебания численности и экспансия популяций, метисация и др.), которые затрагивают множество локу — сов одновременно. К указаниям на возможное действие отбора относят высокую популяционную частоту либо гомозиготность по эволюционно «молодым» алле — лям, присутствие в популяции протяженных гаплотипов с частотой, превышаю — щей ожидаемую для случайного распределения размеров гаплотипов, экстремаль — но высокий уровень межпопуляционных различий по частоте аллеля (высокий уровень Fst) (Sabeti et al., 2006).

В исследованиях XX в. выявление действия отбора проводилось преимуще — ственно на уровне отдельных локусов, тогда как в последние годы появление но — вых методов секвенирования и геномного сканирования позволили проводить популяционно-генетический анализ одновременно для сотен тысяч локусов SNP (однонуклеотидный полиморфизм) (см. обзор данных: Jobling et al., 2003; Sabeti et al., 2006; Kelley et al., 2008; Hancock et al., 2008; Coop et al., 2009). Последнее на — правление позволяет выявить в геноме многие локусы, несущие потенциальные сигналы о действии отбора. Анализ баз данных выявил ряд локусов, разница ча — стот аллелей в которых составляет более 90 % (например, 95 % в одной популяции и

2 % — в другой). В этих случаях частота мажорного аллеля приближается к частоте фиксации в одних популяциях и на прядок ниже в других популяциях. Оказалось, что при общем относительно небольшом числе аллелей, фиксированных или близ — ких по частоте к фиксации, основная часть фиксаций произошла в популяциях вне

Африки (Coop et al., 2009). Так как частота таких аллелей по SNP в экзонах досто — верно больше, чем в белок-некодирующих участках, можно полагать, что фиксация происходила в значительной мере под действием отбора, а не случайных процес — сов. В этот процесс, в частности, вовлечены гены, мутации в которых обусловили более светлую окраску кожи. Исследование проведено на основе двух групп дан — ных. Одна группа включала 938 индивидов, представляющих 53 популяции, гено — типированных по 640 тысячам аутосомных SNP в проекте HGDP. Другая группа включала 210 индивидов из 3 популяций (йоруба Нигерии, индивиды европей — ского происхождения из Уты, и индивиды азиатского происхождения из Пекина и Токио), генотипированных по 3 млн SNP в проекте “HapMap”. Для популяций “HapMap” найдено 76 локусов, в которых имеется хотя бы один SNP с более чем

90 % различием по частоте между йоруба и восточно-азиатскими популяциями. Йоруба и группа европейского происхождения различались по 33 из 76 таких ло — кусов, а европейская и азиатская группы различались по 6 локусам. Анализ попу — ляций HGDP показал, что генетические дистанции между ними имеют примерно такое же соотношение. При этом общая картина различий позволила выявить три популяционных кластера: африканский, западно-евразийский (Европа, Ближ — ний Восток и Южная Азия) и восточный (популяции восточнее Гималаев) (Coop et al., 2009). Интересно, что в западно-евразийских и восточно-азиатских группах снижение уровня пигментации кожи происходило за счет независимых событий в разных генах (Hancock et al., 2008).

В описанном выше исследовании (Coop et al., 2009) указывается, что SNP в регуляторном участке гена лактазы (LCT-13910C/T), действие отбора на который в европейских популяциях имеет веские свидетельства (см. ниже), не попадает в группу SNP, дифференцирующих европейские популяции от других. В качестве объяснения авторы предполагают, что частота эволюционно «молодого» аллеля LCT-13910T, возможно, не успела возрасти из-за того, что отбор имел место отно — сительно недавно (Coop et al., 2009). В данной интерпретации не учитывается, что аллель LCT-13910T доминантен (Enattah et al., 2002). Представляется очевидным, что при использованном критерии оценки действия отбора (различия по частотам аллелей между парами популяций Африки, Западной Евразии и Восточной Азии более — 90 % (Coop et al., 2009)) выявленные фракции SNP будут обогащены рецес — сивными аллелями, так как для обеспечения адаптивного фенотипа у определенной доли популяции частота рецессивного аллеля должна превышать частоту доминат — ного аллеля (например, для 90 % частоты адаптивного признака частота рецессив — ного аллеля должна составлять более 90 %, а для доминантного аллеля достаточно частоты 70 %). Таким образом, предложенный строгий критерий упускает отбор по доминантным аллелям. Однако при снижении строгости критерия возрастет доля неселективных рецессивных аллелей. В целом выбор критериев зависит от целей исследования. Для многих локусов, выявленных методом геномного сканирования как предполагаемых мишеней отбора, связь с фенотипическими признаками пока неизвестна (Coop et al., 2009). Неизвестны и факторы отбора этих локусов. Наи — более очевидными факторами являются адаптация к геоклиматическим условиям, особенностям традиционного питания, эндемичным инфекциям и образу жизни.

Ген APOE: широтное распределение частот аллелей

Аполипопротеин Е — белок с молекулярной массой 34,2 кДа (299 аминокислот — ных остатков), участвующий в метаболизме и транспорте липидов в плазме крови и внутри клетки и кодируемый геном геном APOE. Аполипопротеин Е играет также важную роль в поддержании обмена холестерина. В гене APOE известны две обще-распространенных транзиции C → T, каждая из которых ведет к замещению арги-нина на цистеин: одна в положени 112, а другая в положении 158 полипептидной

цепи. Этим полиморфизмам соответствуют три изоформы белка: E2: Cys112, Cys158; E3: Cys112, Arg158; E4: Arg112, Arg158 (см. обзор: Mahley, Rall, 2000). Соответствую-щие аллели APOE*ε2, APOE*ε3 и APOE*ε4 образуют шесть генотипов (ε2/ε2, ε2/03,

ε2/ε4, ε3/ε3, ε3/ε4, ε4/ε4).

У европейцев и евроамериканцев аллель APOE*ε4 ассоциирован с повышен-ным уровнем холестерина и повышенным риском развития ишемической болезни

сердца (см. сведения в: Mahley, Rall, 2000), а также повышенным риском развития

болезни Альцгеймера. При болезни Альцгеймера гетерозиготы по ε4 встречают-ся в 1,5–3 раза чаще, а гомозиготы — в 2,5–10 раз чаще, чем в популяции в целом

(Mahley, Rall, 2000; Рогаев, 1999). Однако у бушменов и других народов Африки этот аллель не является фактором риска, что, предположительно, связано с гене — тическим своеобразием африканцев по другим генам и/или с иными условиями жизни (Corbo, Scacchi, 1999). У афроамериканцев ассоциация присутствует, однако выражена в меньшей степени, чем у белых (Corbo, Scacchi, 1999), что также говорит о возможном влиянии генетического фона и условий среды.

Наиболее частым аллелем гена APOE является ε3: он встречается с частотой от

50 % до 90 % и выше в популяциях мира. Самым редким является аллель ε2 — он

встречается с частотой 1–15 % (Singh et al., 2006). В большинстве популяций евро-пейского происхождения частота аллеля ε4 варьирует от 5 до 15 %, а у некоторых

коренных народов Африки, Австралии и Южной Америки достигает 40 % (Gerders

et al., 1996; Corbo, Scacchi, 1999; Jaramillo-Correa et al., 2001).

В европейских популяциях описан широтный градиент частот аллелей ε3 и ε4, тогда как для аллеля ε2 явные тенденции распределения его частот не выявлены

(Lucotte et al., 1997; Mastana et al., 1998; Corbo, Scacchi, 1999; Singh et al., 2006). Ча-стота аллеля ε4 возрастает к северу Европы от 4–6 % у средиземноморских популя-ций (турки, греки, итальянцы, испанцы) до более 20 % у финнов и саамов (Lucotte

et al., 1997), тогда как частота аллеля ε3 возрастает в направлении от севера к югу.

Такое широтное распределение может являться следом миграционных потоков,

основной из которых в Западной Европе шел с юго-востока на северо-запад. Однако широтное распределение характерно не только для Европы, но и для всех других ре — гионов мира (Малышева и др., 2009). Ранее нами была выдвинута гипотеза о вовле — ченности аллелей АРОЕ в адаптацию к климатическим условиям (Боринская и др.,

2007), которая недавно получила подтверждение (Eisenberg et al., 2010).

Ген рецептора дофамина DRD4:

частота аллелей меняется меридианально

Ген DRD4 кодирует рецептор дофамина D4, работающий в системе положи — тельного подкрепления. В 3-м экзоне гена имеется полиморфизм VNTR-типа, с чис — лом повторов, варьирующих от 2 до 10. Наиболее распространены аллели с двумя, четырьмя и семью повторами — 2R, 4R и 7R (Chang et al., 1996). Это первый ген, для которого была показана связь с психологическими характеристиками челове — ка. В ряде исследований обнаружено, что аллель 7R ассоциирован со стремлением к новым впечатлениям и гиперактивностью, при этом возможный вклад этого алле — ля в формирование данного признака оценивается как 2–5 % (обзор данных: James et al., 2000). Частота аллеля R7 варьирует от нуля (у бушменов, китайцев, кхмеров) до 60–70 % у южноамериканских индейцев, в евразийских популяциях границы ва — риабельности частоты этого аллеля составляют 0–26 % (Chang et al., 1996; Борин — ская и др., 2004). Показано, что аллель 7R находится под действием позитивного отбора, при этом авторы предполагают, что различия в популяционных частотах могут объясняться действием каких-либо культурных факторов (Ding et al., 2002). Предполагается, что миграции могли быть фактором отбора аллеля 7R — его часто- та выше в кочевых группах по сравнению с оседлыми, и, помимо этого, его частота возрастает по мере удаления от предполагаемых центров расселения в Евразии и Америке (Chen et al., 1999). Учитывая, что носители аллеля обладают повышенным уровнем стремления к новизне, можно предположить, что при расселении популя- ций они с большей вероятностью отселялись на новые места, что и привело к фор- мированию географических градиентов частот в направлении расселения. Однако возможно и другое объяснение (см. ниже).

Ген лактазы LCT: высокая частота аллеля в Европе

Для нормального усвоения молока нужен фермент лактаза, который расщепля — ет содержащийся в молоке сахар — лактозу. При недостатке фермента потребление молока приводит к диарее и другим нарушениям пищеварения. Для млекопитающих, молоко которых содержит лактозу, характерно снижение выработки фермента в кишечнике детеныша по мере его взросления. Подобная ситуация характерна для большинства людей: лактаза интенсивно вырабатывается в первые месяцы и годы жизни, затем (уже со второго года) продукция ее начинает снижаться, и к 10–20 го — дам выделение фермента клетками тонкого кишечника практически прекращается. Поддержание стабильного синтеза лактазы у взрослых обусловлено эволюционно

«молодыми» аллелями SNP в регуляторном участке гена лактазы LCT. Частота пер — систенции лактазы у взрослых в Европе имеет клинальное распределение, возрас — тая от 30–50 % на юге до более 90 % на северо-западе, чему соответствует градиент частот доминатного аллеля LCT*-13910T от 20 до 70–90 % (Bersaglieri et al., 2004; Боринраницы ва — риабельности частоты этого аллеля составляют 0–26 % (Chang et al., 1996; Борин — ская и др., 2004). Показано, что аллель 7R находится под действием позитивного отбора, при этом авторы предполагают, что различия в популяционных частотах могут объясняться действием каких-либо культурных факторов (Ding et al., 2002). Предполагается, что миграции могли быть фактором отбора аллеля 7R — его часто- та выше в кочевых группах по сравнению с оседлыми, и, помимо этого, его частота возрастает по мере удаления от предполагаемых центров расселения в Евразии и Америке (Chen et al., 1999). Учитывая, что носители аллеля обладают повышенным уровнем стремления к новизне, можно предположить, что при расселении популя- ций они с большей вероятностью отселялись на новые места, что и привело к фор- мированию географических градиентов частот в направлении расселения. Однако возможно и другое объяснение (см. ниже).

Ген лактазы LCT: высокая частота аллеля в Европе

Для нормального усвоения молока нужен фермент лактаза, который расщепля — ет содержащийся в молоке сахар — лактозу. При недостатке фермента потребление молока приводит к диарее и другим нарушениям пищеварения. Для млекопитающих, молоко которых содержит лактозу, характерно снижение выработки фермента в кишечнике детеныша по мере его взросления. Подобная ситуация характерна для большинства людей: лактаза интенсивно вырабатывается в первые месяцы и годы жизни, затем (уже со второго года) продукция ее начинает снижаться, и к 10–20 го — дам выделение фермента клетками тонкого кишечника практически прекращается. Поддержание стабильного синтеза лактазы у взрослых обусловлено эволюционно

«молодыми» аллелями SNP в регуляторном участке гена лактазы LCT. Частота пер — систенции лактазы у взрослых в Европе имеет клинальное распределение, возрас — тая от 30–50 % на юге до более 90 % на северо-западе, чему соответствует градиент частот доминатного аллеля LCT*-13910T от 20 до 70–90 % (Bersaglieri et al., 2004; Боринn style=’mso-spacerun:yes’> носители аллеля употребляют меньшие дозы этанола, чем индивиды, у которых он отсутству — ет (Osier 1999; Muramatsu 1995; Neumark 1998). Частота аллеля в различных попу- ляциях варьирует от более 70 % у коренных народов Восточной и Юго-Восточной Азии до 5–7 % и ниже у народов Европы (Goedde 1992; Osier 2002; Боринская и др,

2005; Borinsakya et al., 2009). Предполагается, что аллель ADH1B*47His находится (или находился) под действием позитивного отбора (Osier 2002). В пользу того, что локус находится под отбором, свидетельствуют и данные анализа гаплотипов (Han et al., 2005), и то, что в тех же регионах, где высока частота аллеля ADH1B*47His, рас — пространен атипичный аллель гена альдегиддегирогеназы ALDH2*2 (Li et al., 2009). Оба атипичных аллеля ведут к повышению концентрации ацетальдегида в крови после приема алкоголя. Гены ADH1B и ALDH2 расположены на разных хромосомах, поэтому одновременное возрастание частоты аллелей, контролирующих одно и то же звено метаболизма, свидетельствует о действии отбора. Факторы отбора до сих пор неизвестны. Предполагается, что это могут быть особенности диеты либо энде — мичные инфекции.

Генетический «серфинг»: явление возрастание частоты аллеля в популяциях вдоль направления миграции

В рассмотренных примерах представлены гены, частоты аллели которых име — ют различное географическое распределение. В двух случаях (для аллеля R7 гена DRD4 в Евразии и для аллеля -13910Т гена LCT в Европе) возрастание частоты

эволюционно «молодого» аллеля совпадает с направлением миграций. Альтернати — вой представленным выше объяснениям географического распределения частот ал — лелей этих двух генов действием отбора может быть один из видов популяционных процессов — так называемый «серфинг» аллелей (allelic surfing). Серфинг аллелей — это возрастание частоты некоторых (в том числе и эволюционно молодых) аллелей вдоль направления расселения популяции (Edmons et al., 2004; Excoffier et al., 2009). Это след миграции в географическом пространстве для популяций, прошедших ряд последовательных событий генетического дрейфа (серия эпизодов прохождения

«бутылочного горлышка» расселяющимися субпопуляциями, ориентированными вдоль направления миграции). Серфинг способен приводить к формированию кли — нальной географической изменчивости частот аллелей, которые были «подхваче — ны» волной экспансии (Klopfstein et al., 2006). Моделирование процесса серфин — га показывает, что значительная часть межпопуляционных различий могла быть сформирована «нейтральными» популяционно-демографическими процессами, влияющими не только на частоты аллелей, но и на другие аспекты генетического разнообразия, такие как неравновесие по сцеплению, что усложняет дифференциа- цию между действием отбора и демографических процессов для отдельного локуса (Excoffier et al., 2009). Вряд ли эти силы могут привести к глобальному широтному распределению частот аллелей — такому, которое характерно для гена АРОЕ. Поэто — му можно полагать, что для гена АРОЕ адаптация к климатическим условиям была ведущим фактором формирования межпопуляционных различий по частотам алле-лей ε3 и ε4. Маловероятным представляется серфинг и для рассмотренного случая

отбора атипичных аллелей генов ADH1B и ALDH2.

Однако даже для гена лактазы с его очевидным фенотипическим эффектом

вклад селекционных и популяционно-демографических процессов в формирование

градиентов часто аллелей требует дополнительных исследований (Itan et al., 2009).

Наиболее вероятным представляется влияние серфинга на формирование геогра-фического распределения частот аллеля R7 гена DRD4, возможно, в сочетании с се-лективным процессами.

Исследование выполнено при поддержке подпрограммы «Генофонды и генетиче — ское разнообразие» программы Президиума РАН «Биологическое разнообразие».

Литература

Боринская С. А., Кожекбаева Ж. М., Горбунова Е. В., Соколова М. В., Юрьев Е. Б., Тяжело — ва Т. В., Гречанина Е. Я., Хуснутдинова Э. К., Янковский Н. К. Исследование полимор — физма гена DRD4 в популяциях России и сопредельных стран // Генетика. 2004. Т. 40.

№ 6. С. 835–840.

Боринская С. А., Гасемианродсари Ф., Кальина Н. Р., Соколова М. В., Янковский Н. К. Поли-морфизм гена алкогольдегидрогеназы ADH1B в восточнославянских и ираноязычных

популяциях // Генетика. 2005. Т. 41. №11. P. 563–1566.

Боринская С. А., Кальина Н. Р., Санина Е. Д., Кожекбаева Ж. М., Веселовский Е. М., Гупало Е. Ю.,

Гармаш И. В., Огурцов П. П., Паршукова О. Н., Бойко С. Г., Вершубская Г. Г., Козлов А. И.,

Рогаев Е. И., Янковский Н. К. Полиморфизм гена аполипопротеина Е АРОЕ в популяциях

России и сопредельных стран // Генетика. 2007. Т. 43. № 10. С. 1434–1440.

Боринская С. А., Козлов А. И., Янковский Н. К. Гены и традиции питания // Этнографическое

обозрение. 2009. № 3. С. 117–137.

Боринская С. А., Ребриков Д. В., Нефёдова В. В., Кофиади И. А., Соколова М. В., Колчина Е. В., Куликова Е. А., Чернышов В. Н., Куцев С. И., Полоников А. В., Иванов В. П., Козлов А. И., Янковский Н. К. Молекулярная диагностика и распространенность первичной гиполак — тазии в популяциях России и сопредельных стран // Молекулярная биология. 2006. Т. 40. № 6. C. 1031–1036.

Малышева А. С., Санина Е. В., Лавряшина М. Б., Васинская О. А., Кальина Н. Р., Боринская С. А., Балановский О. П. Распределение аллелей гена аполипопротеина Е в популяциях челове — ка // Сборник сообщений Пятого съезда Вавиловского общества генетиков и селекцио — неров (ВОГиС), Москва, 21–27 июня 2009 г. М., 2009. С. 456.

Рогаев Е. И. Генетические факторы и полигенная модель болезни Альцгеймера // Генетика.

1999. Vol. 35. P. 1558–1571.

Соколова М. В., Васильев Е. В., Козлов А. И., Ребриков Д. В., Сенкеева С. С., Кожекбаева Ж. М.,

Люндуп Н. С., Свечникова Н. С., Огурцов П. П., Хуснутдинова Э. К., Янковский Н. К., Бо-ринская С. А. Полиморфизм C/T-13910 регуляторного участка гена лактазы LCT и рас-пространенность гиполактазии в популяциях Евразии // Экологическая генетика. 2007.

Т. 5. № 3. С. 26–35.

Bersaglieri T., Sabeti P. C., Patterson N., Vanderploeg T., Schaffner S. F., Drake J. A., Rhodes M., Re-ich D. E., Hirschhorn J. N. Genetic signatures of strong recent positive selection at the lactase

gene // American Journal of Human Genetics. 2004. Vol. 7. № 6. P. 1111–1120.

Borinskaya S., Kal’ina N., Marusin A., Faskhutdinova G. Morozova I., Kutuev I., Koshechkin V., Khus-nutdinova E., Stepanov V., Puzyrev un:yes’> Н. К. Поли-морфизм гена алкогольдегидрогеназы ADH1B в восточнославянских и ираноязычных

популяциях // Генетика. 2005. Т. 41. №11. P. 563–1566.

Боринская С. А., Кальина Н. Р., Санина Е. Д., Кожекбаева Ж. М., Веселовский Е. М., Гупало Е. Ю.,

Гармаш И. В., Огурцов П. П., Паршукова О. Н., Бойко С. Г., Вершубская Г. Г., Козлов А. И.,

Рогаев Е. И., Янковский Н. К. Полиморфизм гена аполипопротеина Е АРОЕ в популяциях

России и сопредельных стран // Генетика. 2007. Т. 43. № 10. С. 1434–1440.

Боринская С. А., Козлов А. И., Янковский Н. К. Гены и традиции питания // Этнографическое

обозрение. 2009. № 3. С. 117–137.

Боринская С. А., Ребриков Д. В., Нефёдова В. В., Кофиади И. А., Соколова М. В., Колчина Е. В., Куликова Е. А., Чернышов В. Н., Куцев С. И., Полоников А. В., Иванов В. П., Козлов А. И., Янковский Н. К. Молекулярная диагностика и распространенность первичной гиполак — тазии в популяциях России и сопредельных стран // Молекулярная биология. 2006. Т. 40. № 6. C. 1031–1036.

Малышева А. С., Санина Е. В., Лавряшина М. Б., Васинская О. А., Кальина Н. Р., Боринская С. А., Балановский О. П. Распределение аллелей гена аполипопротеина Е в популяциях челове — ка // Сборник сообщений Пятого съезда Вавиловского общества генетиков и селекцио — неров (ВОГиС), Москва, 21–27 июня 2009 г. М., 2009. С. 456.

Рогаев Е. И. Генетические факторы и полигенная модель болезни Альцгеймера // Генетика.

1999. Vol. 35. P. 1558–1571.

Соколова М. В., Васильев Е. В., Козлов А. И., Ребриков Д. В., Сенкеева С. С., Кожекбаева Ж. М.,

Люндуп Н. С., Свечникова Н. С., Огурцов П. П., Хуснутдинова Э. К., Янковский Н. К., Бо-ринская С. А. Полиморфизм C/T-13910 регуляторного участка гена лактазы LCT и рас-пространенность гиполактазии в популяциях Евразии // Экологическая генетика. 2007.

Т. 5. № 3. С. 26–35.

Bersaglieri T., Sabeti P. C., Patterson N., Vanderploeg T., Schaffner S. F., Drake J. A., Rhodes M., Re-ich D. E., Hirschhorn J. N. Genetic signatures of strong recent positive selection at the lactase

gene // American Journal of Human Genetics. 2004. Vol. 7. № 6. P. 1111–1120.

Borinskaya S., Kal’ina N., Marusin A., Faskhutdinova G. Morozova I., Kutuev I., Koshechkin V., Khus-nutdinova E., Stepanov V., Puzyrev V., Yankovsky N., Rogaev E. Distribution of alcohol dehy-drogenase ADH1B*47His allele in Eurasia // American Journal of Human Genetics. 2009.

Vol. 84. N 1. P. 89–92.

Carson P. E., Flanagan C. L., Ickes C. E., Alving A. S. Enzymatic deficiency in primaquine-sensitive

erythrocytes // Science. 1956. Vol. 124. P. 484–485.

Chang F. M., Kidd J. R., Livak K. J., Pakstis A. J., Kidd K. K. The world-wide distribution of al-lele frequencies at the human dopamine D4 receptor locus // Human Genetics. 1996. Vol. 98.

P. 91–101.

Chen C., Burton M. L., Greenberg E., Dmitrieva J. Population migration and the variation of dop-amine D4 (DRD4) allele frequencies around the globe // Evolution and Human Behavior.

1999. Vol. 20. P. 309–324.

Coelho M., Luiselli D., Bertorelle G., Lopes A. I., Seixas S., Destro-Bisol G., Rocha J. Microsatellite

variation and evolution of human lactase persistence // Human Genetics. 2005. Vol. 117. № 4.

P. 329–339.

Coop G., Pickrell J. K., Novembre J., Kudaravalli S. Li. J., Absher D., Myers R. M., Cavalli-Sforza L. L.,

Feldman M. W., Pritchard J. K. The Role of Geography in Human Adaptation // PLoS Genet-ics. 2009. Vol. 5. № 6. e1000500.

Corbo R. M., Scacchi R. Apolipoprotein E (APOE) allele distribution in the world. Is APOE*4

a ‘thrifty’ allele? //Annals of Human Genetics. 1999. Vol. 63. P. 301–310.

Ding Y.-C. et al. Evidence of positive selection acting at the human dopamine receptor D4 gene

locus // Proceedings of the National Academy of Sciences of USA. 2002. Vol. 99. P. 309–314.

Edmonds C. A., Lillie A. S., Cavalli-Sforza L. L. Mutations arising in the wave front of an expanding

population // Proceedings of the National Academy of Sciences of USA. 2004. Vol. 101. № 4.

P. 975–979.

Eisenberg D. T. A., Kuzawa C. W., Hayes M. G. Worldwide allele frequencies of the human apoli-poprotein E (APOE) gene: climate, local adaptations and evolutionary History // American

Journal of Physical Anthropology. 2010 (in press).

Enattah N. S., Sahi T., Savilahti E., Terwilliger J. D., Peltonen L., Jarvela I. Identification of a variant

associated with adult-type hypolactasia // Nature Genetiсs. 2002. Vol. 30. P. 233–237.

Enattah N. S., Kuokkanen M., Forsblom C., Natah S., Oksanen A., Jarvela I., Peltonen L., Savilahti E.

Correlation of intestinal disaccharidase activities with the C/T–13910 variant and age //

World Journal of Gastroenterology. 2007. Vol. 13. № 25. P. 3508–3512.

Excoffier L., Hofer T., Foll M. Detecting loci under selection in a hierarchically structured popula — tion // Heredity. 2009. Vol. 103. № 4. P. 285–298.

Friedman M. J., Trager W. The biochemistry of resistance to malaria // Scientific American. 1981.

Vol. 244. № 3. P. 154–164.

Gerdes L. U., Gerdes C., Hansen P. S., Klausen I. C., Faegerman O., Dyerberg J. The apolipoprotein E

polymorphism in Greenland Inuit in its global perspective // Human Genetics. 1996. Vol. 98.

P. 546–550.

Goedde H. W., Agarwal D. P., Fritze G., Meier-Tackmann D., Singh S., Beckmann G., Bhatia K., Chen L. Z.,

Fang B., Lisker R., Paik Y. K., Rothhammer F., Saha N., Segal B., Srivastava L. M., Czeizel A. Dis-tribution of ADH2 and ALDH2 genotypes in different populations // Human Genetics. 1992.

Vol. 88. P. 344–346.

Han Y., Oota H., Osier M. V., Pakstis A. J., Speed W. C., Odunsi A., Okonofua F., Kajuna S. L., Karoma

N. J., Kungulilo S., Grigorenko E., Zhukova O. V., Bonne-Tamir B., Lu R. B., Parnas J., Schulz L. O.,

Kidd J. R., Kidd K. K. Considerable haplotype diversity within the 23kb 487Lys)

Variant // Annals of Human Genetics. 2009. Vol. 73. №3. 335–345.

Lucotte G., Loirat F., Hazout S. Pattern of gradient of apolipoprotein E allele *4 frequencies in West-ern Europe // Human Biology. 1997. Vol. 69. P. 253–262.

Luzzatto L, Usanga FA, Reddy S. Glucose-6-phosphate dehydrogenase deficient red cells: resistance

to infection by malarial parasites // Science. 1969. Vol. 164(881). P. 839–842.

Mahley R. W., Rall S. C., Apolipoporitein E: far more than a lipid transport protein // Annual Re-view of Genomics and Human Genetics. 2000. Vol. 1. P. 507–537.

Mastana S. S., Calderon R., Pena J., Reddy P. H., Papiha S. S. Anthropology of the apolipoprotein E

(apo E) gene: low frequency of e4 allele in Basques and in tribal (Baiga) population of India //

Annals of Human Biology. 1998. Vol. 25. P. 137–143.

Matsuo Y., Yokoyama R., Yokoyama S. The genes for human alcohol dehydrogenases beta 1 and

beta 2 differ by only one nucleotide // European Journal of Biochemistry. 1989. Vol. 183. № 2.

P. 17–20.

Muramatsu T., Zu-Cheng W., Yi-Ru F., Kou-Bao H., Heqin Y., Yamada K., Higuchi S., Harada S., Kono H. Alcohol and aldehyde dehydrogenase genotypes and drinking behavior of Chinese living in Shanghai // Human Genetics. 1995. Vol. 96. P. 151–154.

Neumark Y. D., Friedlander Y., Thomasson H. R., Li T. K. Association of the ADH2*2 allele with reduced ethanol consumption in Jewish men in Israel: a pilot study // Journal of Studies on Alcohol. 1998. Vol. 59. № 2. P. 133–139.

Osier M. V., Pakstis A. J., Kidd J. R., Lee J. F., Yin S. J., Ko H. C., Edenberg H. J., Lu R. B., Kidd K. K.

Linkage disequilibrium at the ADH2 and ADH3 loci and risk of alcoholism // American Jour — nal of Human Genetics. 1999. Vol. 64. № 4. P. 1147–1157.

Osier M. V., Pakstis A. J., Soodyall H., Comas D., Goldman D., Odunsi A., Okonofua F., Parnas J., Schulz L. O., Bertranpetit J., Bonne-Tamir B., Lu R. B., Kidd J. R., Kidd K. K. A global perspective on genetic variation at the ADH genes reveals unusual patterns of linkage disequilibrium and diversity // American Journal of Human Genetics. 2002. Vol. 71. № 1. P. 84–99.

Roth E. F., Raventos-Suarez C., Rinaldi A., Nagel R. L. Glucose-6-phosphate dehydrogenase deficien — cy inhibits in vitro growth of Plasmodium falciparum // Proccedings of the National Academy of Sciences of USA.1983. Vol. 80. P. 298–299.

Ruwando C., Khea S. C., Snow R. W., Yates S. N. R., Kwiatkoweld D., Gupta S., Warn P., Alisopp G. E. M., Gilbert S. C., Peschu N., Newbold C. I., Greenwood S. M., Marsh K., Hill A. V. S. Natural selection of hemi — and heterozygotes for G6PD deficiency in Africa by resistance to severe malaria // Nature. 1995. Vol. 376. P. 246–249.

Sabeti P., Schaffner S., Fry B., Lohmueller J., Varilly P. et al. Positive natural selection in the human lineage // Science. 2006. Vol. 312. P. 1614–1620.

Singh P. P., Singh M., Mastana S. S. APOE distribution in world populations with new data from

India and the UK // Annals of Human Biology. 2006. Vol. 33. P. 279–308.

Stamatoyannopoulos G., Chen S. H., Fukui M. Liver alcohol dehydrogenase in Japanese: high popula — tion frequency of atypical form and its possible role in alcohol sensitivity // American Journal of Human Genetics. 1975. Vol. 27. № 6. P. 789–796.

Tishkoff S. A., Reed F. A., Ranciaro A., Voight B. F., Babbitt C. C., Silverman J. S., Powell K., Mortens — en H. M., Hirbo J. B., Osman M., Ibrahim M., Omar S. A., Lema G., Nyambo T. B., Ghori J., Bumpstead S., Pritchard J. K., Wray G. A., Deloukas P. Convergent adaptation of human lactase persistence in Africa and Europe // NatureGenetics. 2007. Vol. 39. № 1. P. 31–40.

Yoshida A., Beutler E., Motulsky A. G. Table of human glucose-6-phosphate dehydrogenase vari — ants // Bulletin WHO.1971. Vol. 45. P. 243–253.

Evolution of Human Gene Pool: Population and Locus-Specific Processes

N. K. Yankovsky*, S. A. Borinskaya**

*N. I. Vavilov Institute of General Genetics, RAS

Lomonosov Moscow State University Moscow, Russia: yankovsky@vigg. ru;

**N. I. Vavilov Institute of General Genetics, RAS Moscow, Russia: borinskaya@vigg. ru

Adaptive value of human alleles and molecular genetics mechanism of adaptation process was studied for G6PD, APOE, DRD4, LCT, and ADH1B genes. Two methods are reviewed to draw the conclusions on the value and the process: geographic distribution of allele frequencies in human populations and haplotype analysis.

Keywords: gene pools, human populations, evolution, adaptation, allele frequencies.

Материал взят из: Чарльз Дарвин и современная биология. Труды Международной научной конференции (21–23 сентября 2009 г., Санкт — Петербург)