Papoea-Nieuw-Guinea (PNG) heeft een breed scala aan omgevingen, die elk unieke uitdagingen bieden voor het overleven van de mens. Hooglanders en laaglanders van PNG zijn opvallende voorbeelden van populaties die te maken hebben met duidelijke milieustress. Terwijl de hooglanders door de hoogte te maken krijgen met een lage zuurstofbeschikbaarheid, worden de laaglanders blootgesteld aan specifieke ziekteverwekkers die in de hooglanden afwezig zijn, zoals malaria. Ondanks deze sterke druk vanuit het milieu worden de specifieke aanpassingen van deze bevolkingsgroepen over het hoofd gezien.

Een nieuwe studie gepubliceerd in Nature Communications werpt licht op de genetische aanpassingen van Papoea-Nieuw-Guineërs als reactie op hun unieke druk op het milieu.

De gepresenteerde nieuwe bevindingen zijn gebaseerd op nieuwe volledige genoomsequenties van hooglanders en laaglanders uit Papoea-Nieuw-Guinea. De gegevens zijn verzameld door het Papuan Past-project, dat onderzoekers van de universiteiten van Tartu (Estland), Toulouse (Frankrijk) en Papoea-Nieuw-Guinea samenbrengt.

"We hebben de handtekeningen van selectie onderzocht in nieuw gesequenced hele genomen van 54 PNG-hooglanders van Mt. Wilhelm (provincie Chimbu) en 74 PNG-laaglanders van Daru Island (westelijke provincie). We veronderstelden dat de genomen van beide populaties anders zijn gevormd om de gevolgen te verzachten de schadelijke effecten van hun respectievelijke omgevingen", legt Dr. François-Xavier Ricaut uit, CNRS-onderzoeker bij het Centre de Recherche sur la Biodiversité et l'Environnement (Universiteit van Toulouse, Frankrijk), de projectleider en corresponderende auteur.

"De genetische varianten die in ons onderzoek zijn geïdentificeerd, tonen associaties aan met bloedgerelateerde fenotypes", zegt dr. Mathilde André, de hoofdauteur van het Institute of Genomics (Universiteit van Tartu, Estland).

Een van deze genetische varianten die in de hooglanders van Papoea-Nieuw-Guinea worden geselecteerd, zou van invloed kunnen zijn op het aantal rode bloedcellen. Een hoger aantal rode bloedcellen helpt de hooglander zich aan te passen aan de lagere zuurstofbeschikbaarheid in de hooglanden. Integendeel, de geselecteerde variant in de laaglanders wordt geassocieerd met het percentage witte bloedcellen.

"Dit ondersteunt het idee dat hypoxie de belangrijkste drijvende kracht achter de selectie zou kunnen zijn geweest die op Papoea-Nieuw-Guinese hooglanders heeft ingewerkt. Specifieke ziekteverwekkers kunnen echter door selectie het genoom van laaglanders hebben gevormd", voegt Dr. André toe.

Dr. Nicolas Brucato, een co-auteur van de Universiteit van Toulouse, vervolgt:“Interessant genoeg beïnvloeden beide varianten ook de hartslag van individuen met die mutaties. Deze veelheid benadrukt de complexiteit van het interpreteren van de rol van genetische mutaties. Eén mutatie kan beïnvloeden in totaal meerdere fenotypes."

Dr. Mayukh Mondal van het Institute of Genomics, die het project mede leidde, voegt hieraan toe:"Interessant is dat een van de topkandidaten voor selectie in laaglanders een niet-menselijke oorsprong heeft."

Denisova is een van de archaïsche mensachtigenpopulaties die in Azië leefden voordat de moderne mens zich ongeveer 50.000 jaar geleden in Papoea-Nieuw-Guinea vestigde. Hoewel Denisova rond die tijd snel uitstierf, hebben ze zich gekruist met voorouders uit Papoea-Nieuw-Guinee en hebben ze hun erfenis achtergelaten in het genoom van de moderne Papoea-Nieuw-Guineërs. Deze studie suggereert dat een genetische mutatie in Denisova die een specifieke eiwitstructuur beïnvloedt, rechtstreeks is doorgegeven aan de genomen van Papoea-Nieuw-Guinea.

"Het lijkt erop dat het veranderde eiwit gunstig is voor de laaglanders om in hun omgeving te overleven. Hoewel we de exacte oorzaak van deze selectie niet kennen, zou deze mutatie de laaglanders kunnen helpen malaria te overwinnen", besluit Dr. Mondal.

Dit nieuwe inzicht in hoe lokale aanpassing de genomen en fenotypes van Papoea-Nieuw-Guinese hooglanders en laaglanders op verschillende manieren heeft gevormd, wijst op de noodzaak om populaties met diverse achtergronden te onderzoeken om licht te werpen op de belangrijkste aspecten van de menselijke biologie.

Meer informatie: Positieve selectie in de genomen van twee Papoea-Nieuw-Guinese populaties op verschillende hoogteniveaus, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-47735-1

Journaalinformatie: Natuurcommunicatie

Geleverd door de Estse Onderzoeksraad