Геном

Связь между мутациями в генах и чувствительностью к инфекционным заболеваниям впервые была обнаружена в 1940 году аспирантом из Оксфорда кенийского происхож­дения Антони Аллисоном (Anthony Allison). Он предполо­жил, что распространенность генетического заболевания крови серповидной анемии может быть связана с широким распространением малярии в этих районах. Мутация сер­повидной анемии, которая ведет к повреждению красных кровяных телец крови, часто вызывает смертельный исход, если дефектные гены находятся на обеих хромосомах. Одна копия гена не смертельна, хотя также ухудшает физиологи­ческие показатели больного. Но зато люди с одной копией дефектного гена совершенно устойчивы к малярии. Аллисон убедился в этом, взяв пробы ДНК у людей, населяющих наи­более маляриеопасные районы Западной Африки. Была установлена четкая закономерность — чем чаще случаются вспышки малярии в данном районе, тем чаще у людей выяв­ляется дефектный ген серповидной анемии. Этот ген также выявлен у афроамериканцев, чьи предки жили в западной Африке. Сегодня им приходится дорогой ценой платить за то, что позволило их предкам выжить под натиском страш­ной болезни. Другая форма генетически обусловленной анемии — талассемия, встречающаяся в средиземноморских странах и Юго-Восточной Азии, также возникла и закрепи­лась под прессингом возбудителя малярии.

Гемоглобина крови, замена единственной «буквы» в котором ведет к серповидной анемии, оказался далеко не единственным геном, зависимым от малярии. Видимо, этот ярчайший пример — лишь вершина айсберга. Была описа­на еще дюжина генов, мутации в которых возникли и закре­пились при участии в селекции малярийного плазмодия.

Но и малярия не единственна в своем роде. По крайней мере в двух генах мутации были обусловлены повышением устойчивости к туберкулезу, в частности, мутация в гене рецептора витамина D. Эту же мутацию также связывают с предрасположенностью к остеопорозу. «Представляется вполне вероятным, — пишет Адриан Хилл (Adrian Hill) из Оксфордского университета, — что естественный отбор по признаку устойчивости к туберкулезу был причиной массо­вого распространения гена, ведущего к остепорозу костей» (Gilbert S. С. et al. 1998. Association of malaria parasite popu­lation structure, HLA and immunological antagonism. Science 279:1173-1177).

Затем были получены сведения, что мутация в гене, веду­щая к муковисцидозу, защищает организм от сальмонелле- зов, в частности — от брюшного тифа. Муковисцидоз — это страшное заболевание, поражающее легкие и кишечник, но возникает оно только в том случае, если на обеих хро­мосомах 7 будет поврежден ген CFTR Наличие одного де­фектного гена не ведет к генетическому заболеванию, но предохраняет от кишечных инфекций, вызываемых бак­териями рода Salmonella. Дело в том, что эти бактерии рас­познают на поверхности клеток кишечника белок, кодиру­емый геном CFTR, и используют его для проникновения внутрь клеток. Если половина белков будет повреждена в результате замены «букв» в гене CFTR, микробу станет не к чему прицепиться. Брюшной тиф, свирепствуя в средние века и убивая всех людей с нормальной версией важного для человека белка, способствовал закреплению и распро­странению мутантной версии. Но поскольку два дефектных гена вели к быстрой смерти, частота мутации в популяции людей закрепилась на определенном уровне (Pier. G. В. et al. 1998. Salmonella typhi uses CFTRto enter intestinal epithelial cells. Nature 393: 79-82).

Примерно у каждого пятого человека на Земле водорас­творимый белок группы крови (кодируемый геном А или В) не проникает в слюну и другие тканевые жидкости из-за му­тации в другом гене. Эти люди чаще страдают от одних ин­фекционных заболеваний, таких как менингит, грибковые инфекции и инфекционные воспаления мочевыводящих путей, но зато они более устойчивы к гриппу и другим ре­спираторным вирусам. Куда ни посмотри, причиной гене­тической вариабельности оказываются инфекционные за­болевания (Hill А. V. S. 1996. Genetics of infectious disease re­sistance. Current Opinion in Genetics and Development 6: 348-353).

Страшные эпидемии и моры, косившие наших предков на протяжении сотен тысяч лет, — чума, оспа, корь, тиф, грипп, сифилис, скарлатина и прочие неизлечимые инфек­ции — оставили след не только в нашей истории, но и на­шем геноме. Мутации, которые делали наших предков хоть немного устойчивее к этим инфекциям, закреплялись в ре­зультате естественного отбора. Но за невосприимчивость к инфекционным болезням приходилось платить свою цену — от принесения в жертву части популяции, как в слу­чае с серповидной анемией, до неудобств с переливанием крови.