Historien om tidig bosättning och överlevnad på det andinska höglandet avslöjas av forntida genomer

Analys av sju forntida hela genomer avslöjar anpassningar till höghöjdsmiljön och den agrara livsstilen i Anderna.

08 november 2018

En multicenterstudie av de genetiska resterna av människor som bosatte sig för tusentals år sedan i Anderna i Sydamerika avslöjar en komplex bild av mänsklig anpassning från tidig bosättning, till en splittring för cirka 9 000 år sedan mellan höglands- och låglandspopulationer, till den förödande exponeringen för europeiska sjukdomar under 1500-talets kolonialperiod.

Adpterat från ett pressmeddelande från University of Chicago School of Medicine.

Cuernos del Paine från sjön Pehoé, Torres del Paine National Park, Chile.

© Miguel Vieira

Cuernos del Paine från sjön Pehoé, Torres del Paine nationalpark, Chile.
© Miguel Vieira

En grupp ledd av forskare från University of Chicago, University of California Merced, University of Oklahoma, Max Planck Institute for the Science of Human History och University of Chile använde sig av nyligen genererade forntida genomer från sju individer för att studera hur forntida andinska människor – inklusive grupper som samlades kring Titicacasjön i Peru och Bolivia, 12 000 fot över havet – anpassat sig till sin miljö under århundraden.

I tidskriften Science Advances jämförde de sina sju forntida genomer med 64 moderna genomer från en nuvarande höglandsbefolkning i Anderna, de agropastorala Aymara i Bolivia, och låglandsjägare och samlare Huilliche-Pehuenche vid Chiles kust.

Gamla genomer från äldre tider för över 7 000 år sedan

Karta som visar var de platser som undersöktes i den här studien är belägna.

© Lindo et al. 2018. Genetisk förhistoria på Andinska höglandet 7 000 år BP fram till den europeiska kontakten. Vetenskapliga framsteg.

Karta som visar placeringen av de platser som undersökts i denna studie.
© Lindo et al. 2018. Genetisk förhistoria på Andinska höglandet 7 000 år BP fram till den europeiska kontakten. Vetenskapliga framsteg.

Målen var (1) att datera den första migrationen till det andinska höglandet, (2) att identifiera de genetiska anpassningar till höghöjdsmiljön som möjliggjorde denna bosättning, (3) att uppskatta effekterna av den europeiska kontakten som inleddes på 1530-talet och som orsakade nära nog förintelse av många låglandssamhällen i Sydamerika.

”Med hjälp av avancerad teknik kunde vi rekonstruera arvsmassan hos gamla peruaner som levde under de senaste 7 000 åren”, förklarade Christina Warinner från University of Oklahoma och Max Planck-institutet för vetenskapen om mänsklighetens historia, som ledde laboratorieanalysen.

”Dessa tidiga bosättare har det närmaste släktskapet med de människor som nu bor i det området. Detta är en hård, kall, resurssvag miljö med låga syrehalter, men människorna där anpassade sig till den livsmiljön och den agrara livsstilen”, säger Anna Di Rienzo, förste författare vid University of Chicago, som ledde den befolkningsgenetiska analysen.

Studie avslöjar anpassningar till en agrara livsstil på hög höjd

Forskarna fann att andedaner på höglandet upplevde mycket mindre befolkningsminskningar än förväntat efter kontakten med europeiska upptäcktsresande som först kom till Sydamerika på 1530-talet. I låglandet kan demografisk modellering och historiska uppgifter tyda på att upp till 90 procent av invånarna kan ha utplånats efter européernas ankomst. Men befolkningen som bodde i de övre Anderna hade bara en befolkningsminskning på 27 procent.

Även om höglandsbefolkningen levde på höjder över 8 000 fot, vilket innebar minskad syretillgång, frekventa kyliga temperaturer och intensiv ultraviolett strålning, utvecklade de inte de reaktioner på hypoxi som man kan se hos infödda i andra höghöjdsmiljöer, t.ex. i Tibet.

Andeborna kan ha anpassat sig till hypoxi på hög höjd på ett annat sätt, genom kardiovaskulära modifieringar. Forskarna fann bevis för förändringar i en gen som kallas DST, som är förknippad med bildandet av hjärtmuskel. Andinska höglänningar tenderar att ha förstorade högra ventriklar. Detta kan ha förbättrat syreupptaget genom att öka blodflödet till lungorna.

Men den starkaste anpassningssignalen som forskarna fann fanns i en gen som kallas MGAM (maltas-glukoamylas), ett tarmenzym. Det spelar en viktig roll i matsmältningen av stärkelserika livsmedel som potatis – ett livsmedel som är inhemskt i Anderna. En nyligen genomförd studie tyder på att potatisen kan ha domesticerats i regionen för minst 5 000 år sedan. Positivt urval på MGAM-genen kan utgöra ett adaptivt svar på ett större beroende av stärkelsehaltiga domesticerade livsmedel.

© Lindo et al. 2018. Genetisk förhistoria på Andinska höglandet 7 000 år BP fram till den europeiska kontakten. Vetenskapliga framsteg.

© Lindo et al. 2018. Den genetiska förhistorien för det andinska höglandet 7 000 år BP till och med den europeiska kontakten. Vetenskapliga framsteg.

Den tidiga förekomsten av denna variant hos andinska folk tyder på ”en betydande förändring av kosten från en kost som troligen var mer köttbaserad till en mer växtbaserad”, säger Mark Aldenderfer från University of California, Merced, en antropolog som specialiserat sig på befolkningar på höga höjder. ”Tidpunkten för variantens uppkomst stämmer ganska väl överens med vad vi vet om den paleo-etno-botaniska dokumentationen i högländerna.”

Och även om de andinska bosättarna konsumerade en kost som innehöll mycket stärkelse efter att de började odla, utvecklade deras genom inte ytterligare kopior av den stärkelserelaterade amylasgenen, något som är vanligt förekommande i europeiska jordbrukspopulationer.

Immunrelaterade gener ökade i prevalens efter kontakt med européer

En jämförelse av de forntida genomerna med deras levande ättlingar avslöjade också selektion för immunrelaterade gener strax efter européernas ankomst, vilket tyder på att de andéer som överlevde kan ha haft en fördel när det gäller de nyligen introducerade europeiska patogenerna.

”Kontakten med européerna hade en förödande inverkan på de sydamerikanska befolkningarna, såsom införandet av sjukdomar, krig och sociala störningar”, förklarade John Lindo vid University of Chicago. ”Genom att fokusera på perioden före detta kunde vi skilja miljöanpassningar från anpassningar som härrörde från historiska händelser.”

”I vår artikel”, sade Aldenderfer, ”fanns ingen av denna prioritering av gener på bekostnad av arkeologiska data. Vi arbetade fram och tillbaka, genetik och arkeologi, för att skapa en berättelse som var förenlig med alla tillgängliga data.”

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.