Люди. По следам наших миграций, приспособлений и поисков компромиссов

Хотя данные случаи положительного отбора можно считать подтвержденными, идентификация специфического патогена или патогенов, из-за которых эти механизмы возникли, остается по-прежнему сложной задачей. До сегодняшнего дня самые убедительные доказательства связи патогенов с отбором предоставляли нам возбудители инфекционных заболеваний, которые в течение долгого времени оказывали воздействие на человеческие популяции. Самым ярким примером служит Plasmodium falciparum – возбудитель малярии: существуют очевидные клинические, эпидемиологические и эволюционные доказательства его влияния на отбор в некоторых генах человека. Один из таких генов кодирует белок бета-глобин; три мутации этого гена приводят к изменению аминокислот (HbS, HbC и HbE) и обеспечивают разные уровни защиты от малярии. Достаточно высокая распространенность этих мутаций в Западной Африке (HbC) и Юго-Восточной Азии (HbE) свидетельствует о влиянии, которое оказала малярия на отбор в этих географических регионах.

Были идентифицированы и другие гены, связанные с защитой от малярии и демонстрирующие признаки положительного отбора в разных популяциях[97]. Сигналы положительного отбора иногда могут быть совсем недавними и локализованными на определенной территории. Например, как в случае гена CD36, который участвует в распознавании красных кровяных телец, зараженных Plasmodium falciparum. Этот ген имеет маркеры положительного отбора, мишенью которого является мутация типа нонсенс (то есть ведущая к образованию нефункционального белка из-за нарушения его синтеза); отбор ограничен популяциями Западной Африки и появляется лишь в последние 3600 лет.

Стоит упомянуть еще об одном гене: он отвечает за недостаток в организме одного из энзимов (G6PD). Такая патология, называемая фавизмом, представляет собой наиболее распространенный тип дефицита фермента генетического происхождения. Фавизм вызывает гемолитическую анемию – разрушение красных кровяных телец. Дефицит энзима G6PD связан с различными мутациями на территориях Средиземноморского бассейна, на Ближнем Востоке, в Африке, в Индии и в Юго-Восточной Азии: его географическое распространение близко к распространению малярии. Несмотря на то что исследования показали определенное сходство между проявлениями дефицита этого фермента и малярией, связи клинического и эволюционного характера пока еще остаются малопонятными.

В 2009 году моя собственная команда в сотрудничестве с командой Анавая Сакунтабхая из Института Пастера изучала дефицит этого фермента в Юго-Восточной Азии. Своим возникновением дефицит обязан мутации, получившей название “Махидол” (что на тайском языке означает «поверхность Земли»), которая, возможно, связана с малярией, вызываемой Plasmodium falciparum и Plasmodium vivax. Результаты наших исследований показали, что мутация Махидол снижает чувствительность к паразиту (число зараженных паразитом индивидов в популяции) P. vivax, но не P. falciparum. Кроме того, встречаемость этой мутации в Таиланде повысилась под влиянием положительного отбора за последние 1500 лет. Этот период соответствует моменту, когда популяция каренов, демонстрирующая самую высокую встречаемость мутации Махидол, покинула Гималаи и направилась на территорию современного Таиланда, где начинала развиваться культура рисоводства. Именно здесь карены стали регулярно подвергаться угрозе заражения Plasmodium vivax, так как в регионе, куда они прибыли, вырубка лесов и возделывание полей способствовали распространению анофелесов (малярийных комаров), являющихся переносчиками малярийных плазмодиев.

Между чумой и холерой

Помимо малярии, существует два других примера отбора вследствие воздействия определенных патогенов в некоторые периоды истории человечества. Первый пример касается холеры, вызываемой бактерией Vibrio cholerae (холерным вибрионом). Ученые исследовали холеру в Бангладеше, где она является давним и эндемическим заболеванием. Команда Пардис Сабети (Гарвардский университет) идентифицировала гены, связанные с риском развития холеры. Любопытным образом эти гены одновременно демонстрируют сигналы положительного отбора: это позволяет предположить, что возбудитель холеры, по сути, направляет наблюдаемый естественный отбор – во всяком случае, в Бангладеше.