Как холера движет человеческой эволюцией

Даже если медицина бессильна перед каким-нибудь заболеванием, за будущее человечества можно не беспокоиться — лекарство найдёт эволюция, хотя это и займёт много времени. Правда, наши знания о том, что человек продолжает эволюционировать, приспосабливаясь под условия среды и развивая сопротивление патогенам, носят преимущественно теоретический характер — конкретных примеров тому не так уж много. Но всё же доказательства есть, и одно из самых ярких — взаимоотношения человека и холерного вибриона.

Холерой болеют по всему миру, но её «гнездо» находится в дельте Ганга, на территории Бангладеш. Здесь болезнь убивала людей тысячелетиями. Сейчас дела обстоят получше, но не сильно: половина детей в Бангладеш заболевают холерой ещё до того, как им исполнится 15 лет. Без лечения недуг убивает человека (особенно ребёнка) за несколько часов.

То, что холера в этом регионе так долго сосуществует с людьми, навело исследователей из Института Броада (США) на мысль, что у нас должны были остаться какие-то эволюционные последствия такого давления со стороны среды — подобно тому, как это случилось в отношении малярии среди африканцев. В пользу предположения говорило и то, что у некоторых жителей дельты Ганга холерный вибрион либо вызывает довольно слабые симптомы, либо инфекция и вовсе проходит бессимптомно.

Чтобы оценить эволюционное влияние холеры на человека, Элинор Карлссон вместе с коллегами из США и Бангладеш проанализировала ДНК у тридцати шести бангладешских семей и сравнила её с ДНК жителей северо-запада Европы, Западной Африки и Восточной Азии. Как пишут исследователи в Science Translational Medicine, холера действительно оставила след в геноме: в ДНК бангладешцев найдено 305 зон, по которым она отличалась от ДНК остальных людей.

Кроме того, авторы сравнили ДНК жителей этого государства, которые болели холерой, с ДНК тех, кто находился в одном помещении с больными, но не чувствовал никаких признаков недуга. Отличия находились как раз в тех самых зонах, которые испытывали максимальное давление со стороны «холерного» естественного отбора.

Часть генов, которые в первую очередь чувствовали холерное давление, кодировали ионные каналы, контролирующие поток хлорид-ионов в кишечник. Холерный токсин вынуждает эти каналы постоянно освобождать большие количества ионов (что приводит к сильнейшей диарее), так что понятно, почему именно эти гены одними из первых эволюционируют. Другая группа генов, оказавшихся чувствительными к этому заболеванию, контролирует иммунные функции: они помогают одному из главных иммунных транскрипционных регуляторов NF-kB и стимулируют работу инфламмосом — внутриклеточных белковых агрегатов, которые помогают «засечь» патоген и запустить воспалительную реакцию.

Правда, исследователи пока не знают, какие конкретные генетические особенности помогают человеку получить устойчивость к холере и как именно они это делают. Пока что речь идёт о том, что долгое соседство с патогеном действительно вызывает перемены в некоторых участках генома, критичных для борьбы с инфекцией.

Похожая ситуация сложилась в геноме коренных жителей Африки, которые защитились от малярии с помощью мутации, делающей эритроциты непригодными для заражения. Кроме того, такие же умозаключения недавно были сделаны относительно проказы, которая несколько столетий назад внезапно ушла из Европы. Правда, в случае с проказой выводы основаны на косвенных данных.

До недавнего времени такого ряда исследования были случайными, во многом из-за того, что научные методы не позволяли осуществлять детальный поиск соответствующих геномных различий. Но в ближайшем будущем, возможно, нас ждёт довольно много работ о том, как бактерии и вирусы на протяжении тысячелетий управляли нашей эволюцией.

Подготовлено по материалам Института Броада. Изображение на заставке принадлежит Shutterstock.