Published August 1, 2022 | Version v1
Publication Open

Ortholog genes from cactophilic Drosophila provide insight into human adaptation to hallucinogenic cacti

  • 1. Polytechnic University of Bari
  • 2. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
  • 3. National University of Comahue
  • 4. Fundación Ciencias Exactas y Naturales
  • 5. University of Buenos Aires
  • 6. Universidad Nacional de Córdoba

Description

Abstract Cultural transformations of lifestyles and dietary practices have been key drivers of human evolution. However, while most of the evidence of genomic adaptations is related to the hunter-gatherer transition to agricultural societies, little is known on the influence of other major cultural manifestations. Shamanism is considered the oldest religion that predominated throughout most of human prehistory and still prevails in many indigenous populations. Several lines of evidence from ethno-archeological studies have demonstrated the continuity and importance of psychoactive plants in South American cultures. However, despite the well-known importance of secondary metabolites in human health, little is known about its role in the evolution of ethnic differences. Herein, we identified candidate genes of adaptation to hallucinogenic cactus in Native Andean populations with a long history of shamanic practices. We used genome-wide expression data from the cactophilic fly Drosophila buzzatii exposed to a hallucinogenic columnar cactus , also consumed by humans, to identify ortholog genes exhibiting adaptive footprints of alkaloid tolerance. Genomic analyses in human populations revealed a suite of ortholog genes evolving under recent positive selection in indigenous populations of the Central Andes. Our results provide evidence of selection in genetic variants related to alkaloids toxicity, xenobiotic metabolism, and neuronal plasticity in Aymara and Quechua populations, suggesting a possible process of gene-culture coevolution driven by religious practices.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

كانت التحولات الثقافية لأنماط الحياة والممارسات الغذائية هي الدوافع الرئيسية للتطور البشري. ومع ذلك، في حين أن معظم الأدلة على التكيفات الجينية تتعلق بانتقال الصيادين وجامعي الثمار إلى المجتمعات الزراعية، إلا أنه لا يُعرف سوى القليل عن تأثير المظاهر الثقافية الرئيسية الأخرى. تعتبر الشامانية أقدم ديانة سادت في معظم عصور ما قبل التاريخ البشري ولا تزال سائدة في العديد من السكان الأصليين. أظهرت عدة خطوط من الأدلة من الدراسات العرقية والأثرية استمرارية وأهمية النباتات ذات التأثير النفسي في ثقافات أمريكا الجنوبية. ومع ذلك، على الرغم من الأهمية المعروفة للأيضات الثانوية في صحة الإنسان، لا يُعرف سوى القليل عن دورها في تطور الاختلافات العرقية. هنا، حددنا الجينات المرشحة للتكيف مع الصبار المهلوس في سكان الأنديز الأصليين الذين لديهم تاريخ طويل من الممارسات الشامانية. استخدمنا بيانات التعبير على نطاق الجينوم من ذبابة الصبار ذبابة الفاكهة الطنانة المعرضة لصبار عمودي مهلوس، يستهلكه البشر أيضًا، لتحديد جينات العظام التي تظهر آثار أقدام تكيفية لتحمل القلويدات. كشفت التحليلات الجينية في السكان البشريين عن مجموعة من الجينات التقويمية التي تتطور في ظل الانتقاء الإيجابي الأخير في السكان الأصليين في جبال الأنديز الوسطى. تقدم نتائجنا دليلاً على الانتقاء في المتغيرات الجينية المتعلقة بسمية القلويدات، والتمثيل الغذائي للأجانب، واللدونة العصبية في مجموعات الأيمارا والكيتشوا، مما يشير إلى عملية محتملة للتطور المشترك بين الجينات والثقافة مدفوعة بالممارسات الدينية.

Translated Description (French)

Résumé Les transformations culturelles des modes de vie et des pratiques alimentaires ont été des moteurs clés de l'évolution humaine. Cependant, alors que la plupart des preuves d'adaptations génomiques sont liées à la transition des chasseurs-cueilleurs vers les sociétés agricoles, on sait peu de choses sur l'influence d'autres manifestations culturelles majeures. Le chamanisme est considéré comme la religion la plus ancienne qui a prédominé tout au long de la préhistoire humaine et prévaut encore dans de nombreuses populations autochtones. Plusieurs sources de données provenant d'études ethno-archéologiques ont démontré la continuité et l'importance des plantes psychoactives dans les cultures sud-américaines. Cependant, malgré l'importance bien connue des métabolites secondaires dans la santé humaine, on sait peu de choses sur son rôle dans l'évolution des différences ethniques. Ici, nous avons identifié des gènes candidats d'adaptation aux cactus hallucinogènes dans des populations andines autochtones ayant une longue histoire de pratiques chamaniques. Nous avons utilisé les données d'expression à l'échelle du génome de la mouche cactophile Drosophila buzzatii exposée à un cactus colonnaire hallucinogène, également consommé par les humains, pour identifier les gènes orthologues présentant des empreintes adaptatives de tolérance aux alcaloïdes. Les analyses génomiques dans les populations humaines ont révélé une suite de gènes orthologues évoluant sous une sélection positive récente dans les populations autochtones des Andes centrales. Nos résultats fournissent des preuves de sélection dans les variants génétiques liés à la toxicité des alcaloïdes, au métabolisme xénobiotique et à la plasticité neuronale dans les populations aymara et quechua, suggérant un processus possible de coévolution de la culture génique motivée par des pratiques religieuses.

Translated Description (Spanish)

Resumen Las transformaciones culturales de los estilos de vida y las prácticas dietéticas han sido impulsores clave de la evolución humana. Sin embargo, si bien la mayor parte de la evidencia de adaptaciones genómicas está relacionada con la transición de los cazadores-recolectores a las sociedades agrícolas, se sabe poco sobre la influencia de otras manifestaciones culturales importantes. El chamanismo es considerado la religión más antigua que predominó a lo largo de la mayor parte de la prehistoria humana y aún prevalece en muchas poblaciones indígenas. Varias líneas de evidencia de estudios etnoarqueológicos han demostrado la continuidad e importancia de las plantas psicoactivas en las culturas sudamericanas. Sin embargo, a pesar de la conocida importancia de los metabolitos secundarios en la salud humana, poco se sabe sobre su papel en la evolución de las diferencias étnicas. En este documento, identificamos genes candidatos de adaptación a cactus alucinógenos en poblaciones nativas andinas con una larga historia de prácticas chamánicas. Utilizamos datos de expresión de todo el genoma de la mosca cactofílica Drosophila buzzatii expuesta a un cactus columnar alucinógeno, también consumido por humanos, para identificar genes ortólogos que exhiben huellas adaptativas de tolerancia a alcaloides. Los análisis genómicos en poblaciones humanas revelaron un conjunto de genes ortólogos que evolucionaron bajo una selección positiva reciente en poblaciones indígenas de los Andes Centrales. Nuestros resultados proporcionan evidencia de selección en variantes genéticas relacionadas con la toxicidad de los alcaloides, el metabolismo xenobiótico y la plasticidad neuronal en poblaciones aymara y quechua, lo que sugiere un posible proceso de coevolución gen-cultivo impulsado por prácticas religiosas.

Files

s41598-022-17118-x.pdf.pdf

Files (2.9 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:98d3f7f817695d391e668f1fc2ead536
2.9 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
توفر الجينات التقويمية من ذبابة الفاكهة الصبار نظرة ثاقبة على تكيف الإنسان مع الصبار المهلوس
Translated title (French)
Les gènes orthologues de la drosophile cactophile donnent un aperçu de l'adaptation humaine aux cactus hallucinogènes
Translated title (Spanish)
Los genes ortólogos de Drosophila cactofílica proporcionan información sobre la adaptación humana a los cactus alucinógenos

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4289339208
DOI
10.1038/s41598-022-17118-x

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina

References

  • https://openalex.org/W112832248
  • https://openalex.org/W1485003767
  • https://openalex.org/W1523955526
  • https://openalex.org/W1629867331
  • https://openalex.org/W1653331256
  • https://openalex.org/W1930625143
  • https://openalex.org/W1965218239
  • https://openalex.org/W1966634571
  • https://openalex.org/W1968305399
  • https://openalex.org/W1979034930
  • https://openalex.org/W1984424676
  • https://openalex.org/W1984534015
  • https://openalex.org/W1985354362
  • https://openalex.org/W1989411584
  • https://openalex.org/W1992052906
  • https://openalex.org/W1997576018
  • https://openalex.org/W1999574084
  • https://openalex.org/W2002977429
  • https://openalex.org/W2006179567
  • https://openalex.org/W2008998482
  • https://openalex.org/W2013576699
  • https://openalex.org/W2021743398
  • https://openalex.org/W2022864631
  • https://openalex.org/W2025253353
  • https://openalex.org/W2035728929
  • https://openalex.org/W2039173438
  • https://openalex.org/W2044008689
  • https://openalex.org/W2045147858
  • https://openalex.org/W2056706790
  • https://openalex.org/W2062402174
  • https://openalex.org/W2064095826
  • https://openalex.org/W2065693314
  • https://openalex.org/W2067128297
  • https://openalex.org/W2068378322
  • https://openalex.org/W2080691425
  • https://openalex.org/W2080873675
  • https://openalex.org/W2083279308
  • https://openalex.org/W2086553370
  • https://openalex.org/W2088534000
  • https://openalex.org/W2091718543
  • https://openalex.org/W2105039688
  • https://openalex.org/W2105902511
  • https://openalex.org/W2106173099
  • https://openalex.org/W2112032314
  • https://openalex.org/W2112358885
  • https://openalex.org/W2122135126
  • https://openalex.org/W2123443731
  • https://openalex.org/W2124954099
  • https://openalex.org/W2125190407
  • https://openalex.org/W2126374378
  • https://openalex.org/W2131319167
  • https://openalex.org/W2144690533
  • https://openalex.org/W2146022716
  • https://openalex.org/W2151500347
  • https://openalex.org/W2156732616
  • https://openalex.org/W2166734039
  • https://openalex.org/W2167852412
  • https://openalex.org/W2177180777
  • https://openalex.org/W2312740658
  • https://openalex.org/W2346760531
  • https://openalex.org/W2400652829
  • https://openalex.org/W2417280789
  • https://openalex.org/W2417924401
  • https://openalex.org/W2481169305
  • https://openalex.org/W2531587846
  • https://openalex.org/W2593169677
  • https://openalex.org/W2772970093
  • https://openalex.org/W2789507495
  • https://openalex.org/W2806747726
  • https://openalex.org/W2807253744
  • https://openalex.org/W2885900311
  • https://openalex.org/W2891679077
  • https://openalex.org/W2901596921
  • https://openalex.org/W2924502569
  • https://openalex.org/W2938221182
  • https://openalex.org/W2946759972
  • https://openalex.org/W2947134072
  • https://openalex.org/W2950467109
  • https://openalex.org/W2953133001
  • https://openalex.org/W2971099878
  • https://openalex.org/W2971289234
  • https://openalex.org/W2981601917
  • https://openalex.org/W3004655114
  • https://openalex.org/W3042928852
  • https://openalex.org/W3107078913
  • https://openalex.org/W3107849861
  • https://openalex.org/W3111148873
  • https://openalex.org/W3127925125
  • https://openalex.org/W3165608561
  • https://openalex.org/W3165836234
  • https://openalex.org/W3183793290
  • https://openalex.org/W4233698560