Люди. По следам наших миграций, приспособлений и поисков компромиссов

Прежде всего исследователи описали значительное сокращение – на 57 % – численности популяции первых народов вследствие контакта с европейцами. Затем, в ходе исследования положительного отбора у древних популяций, они обнаружили, что на первом месте в этом отборе выступали функции иммунитета: это может указывать на адаптацию к патогенам, находящимся в окружающей среде. Тем не менее, область генома, демонстрирующая самые сильные сигналы отбора, относится к гену (HLA-DQA1), мутации которого, закрепившиеся в результате отбора, присутствуют у всех древних представителей популяции, но только у 36 % современных индивидов. Снижение частоты благоприятных аллелей в современной популяции позволяет предположить, что прибытие европейцев способствовало изменениям в окружающей среде, превратившим эти мутации во вредоносные: следовательно, они стали объектом отрицательного отбора у нынешних автохтонных народов.

Все эти исследования ясно показали, какой значительный интерес представляет анализ данных ДНК людей, живших и умерших много лет назад. По сути, этот анализ позволяет нам увидеть «в реальном времени» действие естественного отбора и количественно оценить механизм, с помощью которого отбор – будь он положительным или отрицательным – участвовал в формировании иммунитета сегодняшнего человека. Мертвые рассказывают нам о том, какие мы сегодня.

От ископаемой ДНК к туберкулезу

Примерно в том же направлении, что и исследование древней ДНК у «первых народов», наша команда в сотрудничестве с командой Жан-Лорана Казанова́ и Лорана Абеля провела исследование, посвященное вопросу отрицательного отбора в контексте микобактериальных инфекций. Примером микобактерий – бактерий, устойчивых к спирту и кислотам, – является бацилла туберкулеза. Туберкулез считается самой смертоносной инфекцией нашей эры, унесшей за два последних тысячелетия более 1 миллиарда жизней. Сегодня он все еще является причиной более 1,5 миллиона смертей в год. При этом о генетических основах восприимчивости к туберкулезу вплоть до наступления XXI века было известно довольно мало. Лишь в 2018 году командой Жан-Лорана Казанова́ была идентифицирована первая мутация, встречающаяся в популяции и передающая предрасположенность к туберкулезу (речь идет о мутации типа миссенс в гене TYK2). Эта мутация наблюдается исключительно в популяциях европейского происхождения и с частотностью, меняющейся от 2 до 4 % – что соответствует, тем не менее, миллионам людей…

Мы попытались проникнуть в историю туберкулеза в Европе, изучив колебания распространенности этой мутации за последние 10 000 лет. В поисках наличия этой мутации у более чем 1000 индивидов, живших между эпохой мезолита (около 9000 лет назад) и Средними веками (последние 2000[98] лет), мы обнаружили, что впервые она появляется 8000 лет назад в Малой Азии и затем достигает распространенности почти 10 % в Европе к концу бронзового века, около 3000 лет назад. Начиная с железного века, ее распространенность удивительным образом уменьшается вплоть до сегодняшних 2–4 %. Тогда мы задали себе следующий вопрос: не связано ли это уменьшение с появлением в Европе туберкулеза, который произвел «зачистку» мутации посредством отрицательного отбора? Или же оно вызвано просто дрейфом генов, то есть произошло случайно? Использовав статистические методы, мы смогли показать, что уменьшение распространенности мутации представляет собой результат отрицательного отбора, начавшегося около 2000 лет назад, причем коэффициент отбора является одним из самых значительных в геноме. Эти исследования обеспечили генетические доказательства того, насколько тяжким бременем являлся туберкулез для здоровья европейцев в течение двух последних тысячелетий. Перед нами еще одна наглядная иллюстрация ценности изучения древней ДНК: она позволила нам реконструировать прошлое смертоносной болезни, которую, совершенно ясно, необходимо изучать лучше, поскольку она еще не исчезла полностью.

Когда утрата гена оказывается благоприятной

Мы уже видели много примеров новых мутаций, которые обеспечивают преимущество своим носителям и являются, таким образом, объектами положительного отбора. Часто эти мутации меняют функцию белка, делая его более полезным для выживания человека. Тем не менее, иногда случается, что благоприятный признак вызван не изменением функции белка, а полной утратой гена.