Чёрная смерть наследила в геноме человека

Чёрная смерть XIV века не только истребила миллионы европейцев, но и оставила отметину на человеческом геноме, поощрив тех, кто нёс определённые гены иммунной системы. Эти изменения объясняют, почему европейцы по-другому реагируют на некоторые болезни и по-своему чувствительны к аутоиммунным расстройствам.

Давно известно, что болезни не только губят, но и развивают популяцию. Носители генов, позволяющих лучше справляться с инфекцией, чаще производят на свет потомство. Таким образом выгодные варианты генов сохраняются, тогда как не самые удачные исчезают, поскольку их носители вымирают. Такую «прополку» называют позитивным отбором (positive selection). Но исследователи испытывают затруднения при идентификации отобранных таким образом генов в людях, поскольку мы и так здорово различаемся на генетическом уровне.

Разглядеть следы естественного отбора в человеческом геноме можно путём сопоставления очень разных этнических групп, на протяжении долгого времени сосуществовавших бок о бок. Румыния — прекрасный тому пример. Тысячу лет назад там появились цыгане, которые редко вступали в брак с местным населением, но испытывали воздействие тех же самых факторов, в том числе чумы, которая до Северной Индии, откуда вышли предки цыган, не добралась. Следовательно, гены, одобренные естественным отбором, у цыган и румын будут одинаковыми, и в то же время они будут отсутствовать у современных обитателей северной части Индии.

Иммунолог Михай Нетя из Медицинского центра Неймегенского университета (Нидерланды), эволюционный биолог Жом Бертранпетит из Университета им. Пумпеу Фабры (Испания) и их коллеги изучили более 196 тыс. участков в геномах 100 румын, 100 цыган и 500 жителей северо-запада Индии. Генетически румынские цыгане всё ещё очень похожи на индийцев, но в 20 генах исследователи заметили изменения, отсутствующие у индийцев и имеющиеся у румын.

Один из этих генов отвечает за пигментацию кожи, другой вовлечён в воспалительные процессы, третий связан с предрасположенностью к аутоиммунным расстройствам, в частности ревматоидному артриту. Но больше всего учёных заинтересовал кластер трёх генов иммунной системы в четвёртой хромосоме, которые кодируют толл-подобные рецепторы — белки, которые прикрепляются к вредным бактериям и запускают защитную реакцию организма.

Какие исторические события могли благоприятствовать появлению этих генетических вариантов у цыган и румын? Учёные проверили способность толл-подобных рецепторов реагировать на Yersinia pestis — бактерию, вызвавшую Чёрную смерть. Выяснилось, что сила иммунного ответа варьировалась в зависимости от конкретной последовательности генов толл-подобных рецепторов.

По мнению исследователей, цыгане и румыны приобрели одинаковые варианты этих генов иммунной системы под эволюционным давлением со стороны Y. pestis. Другие европейцы, предки которых тоже выстояли перед Чёрной смертью, обладают аналогичными изменениями в генах толл-подобных рецепторов, тогда как у китайцев и африканцев их нет. (Эпидемий чумы было несколько, однако ни одна из них не могла сравниться по смертоносности с Чёрной смертью, которая убила, по оценкам, каждого четвёртого европейца и тем самым стала очень сильным фактором отбора.)

Сходство других генов, скорее всего, было вызвано другими условиями, которые оказали влияние на цыган и румын, но незнакомы индийцам.

Однако нельзя исключать того, что сближение генов может объясняться проще — смешанными браками. Кроме того, следует выяснить, как эти рецепторы реагируют на другие смертоносные бактерии, то есть причиной изменений могут оказаться другие заболевания.

Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Подготовлено по материалам ScienceNOW.