Люди. По следам наших миграций, приспособлений и поисков компромиссов

В то время как клиническая роль этой мутации бесспорна, ее преимущество с точки зрения эволюции не так очевидно. С одной стороны, в некоторых исследованиях предполагается, что она появилась 1000 лет назад и достигла современной частотности благодаря положительному отбору. С другой стороны, объяснением высоких уровней ее частотности может быть просто нейтральная эволюция. Тем не менее, чтобы достигнуть частотности 14 %, должны были потребоваться десятки тысяч лет, между тем как в соответствии с разными оценками возраст этой мутации составляет от 1000 до 2000 лет: этот факт выступает скорее в пользу гипотезы положительного отбора.

Одной из причин споров об адаптивной природе этой мутации является время возникновения эпидемии ВИЧ, вспыхнувшей каких-нибудь сорок лет назад. Это значит, что для подтверждения гипотезы отбора патоген или патогены, ответственные за воздействие отбора на мутировавший ген CCR5 – Δ32, должны быть не ВИЧ, а какие-то другие. Вместе с тем оказывается, что период появления этой мутации близок к периоду появления возбудителя бубонной чумы, истребившей около 30 % европейского населения между 1346 и 1352 годами. На основе этого совпадения ученые предположили, что бацилла чумы Yersinia pestis могла быть патогеном, ответственным за отбор данной мутации. Но это не единственный кандидат. Общее число умерших от оспы в течение последних семисот лет гораздо выше, чем число умерших от чумы, поскольку оспа воздействует на популяцию непропорциональным образом, поражая больше молодых. Одно из исследований, посвященных моделированию популяционной генетики, показало, что вирус оспы в самом деле мог произвести отбор в степени, достаточной для объяснения нынешней частотности мутации CCR5 – Δ32. Вопрос, таким образом, остается пока открытым…

Норовирус и гастроэнтерит

Норовирусы представляют собой менее противоречивый пример благотворного влияния утраты генов. Эти вирусы, например, Норуолк, вызвали большинство эпидемий гастроэнтерита. Устойчивость к норовирусам связана с мутациями в одном из генов (FUT2), отвечающем за синтез антигенов ABO в клетках эпителия и слизистой оболочки. Учеными были идентифицированы несколько мутаций, дезактивирующих этот ген – и, следовательно, выделение антигенов – из них одна мутация типа нонсенс крайне распространена: около 95 % в Европе и в Африке, где в среднем 20 % индивидов являются носителями этой мутации в гомозиготном состоянии – они имеют особый, так называемой «несекреторный» фенотип (не выделяют антигены). В ряде исследований по популяционной генетике выдвигается предположение, что высокая распространенность в мире данного фенотипа является результатом стабилизирующего отбора. Это очень хорошо видно в популяциях Европы, Ближнего Востока и Африки к югу от Сахары, где секреторные и несекреторные фенотипы встречаются со средней частотой. Следовательно, наблюдаемые сигнатуры отбора могут быть вызваны, хотя бы отчасти, повышенной устойчивостью к норовирусам, приобретенной благодаря мутации, связанной с несекреторным фенотипом.

Однако если бы устойчивость к норовирусам была единственной движущей силой эволюции данного гена, то несекреторный фенотип должен был бы встречаться все чаще и в итоге стать универсальным. Тем не менее, в большинстве популяций поддерживаются оба фенотипа: это позволяет предположить, что секреторный фенотип также дает определенные преимущества. И действительно, оказалось, что индивиды-секреторы реже страдают от инфекций мочевыводящих путей, а также устойчивее к инфекциям, вызываемым грибками рода Candida, менингококками (Neisseria meningitidis) – бактериями, вызывающими менингит, и стрептококками. То есть перед нами – пример стабилизирующего отбора, когда в основной популяции поддерживаются одновременно мутация, дезактивирующая ген, и активная версия гена: два фенотипа, оба дающие как преимущества, так и недостатки, в зависимости от меняющейся ситуации с патогенами – возбудителями инфекционных заболеваний.

Полная утрата гена и септицемия