Похожие статьи
Инфекционные заболевания являются одними из самых сильных селективных факторов в эволюции человека, отбирающих генетические варианты, которые повышают устойчивость к инфекции. Перед лицом пандемии устойчивость к болезни подвергается сильному положительному отбору, который, вероятно, влияет на генетический состав популяции впоследствии.
Черная смерть, иначе известная как бубонная чума, остается самой разрушительной пандемией в истории человечества, сократившей население Европы на 30-50% в течение 4-летнего периода (1346-1350) и затронувшей почти всю Афро-Евразию. Черная смерть была вызвана Yersinia pestis, очень заразной и смертельной бактерией, которая быстро распространилась по восточным континентам.
Как эта чума изменила генетический состав популяции и обеспечивали ли какие-либо аллели защиту у выживших? Эти вопросы рассматриваются в новой статье, опубликованной в журнале Nature, в которой представлены результаты сотрудничества лабораторий Луиса Баррейро, профессора медицины Чикагского университета; Хендрика Пойнара, профессора антропологии Университета Макмастера; и Хавьера Писарро-Серда, главы Сотрудничающего исследовательского и справочного центра Всемирной организации здравоохранения по Иерсиния в Институте Пастера.
Исследователи собрали древнюю ДНК по всему Лондону и Дании у людей, которые умерли незадолго до, во время или после «Черной смерти». Затем ДНК была секвенирована, и целевые иммунные гены были исследованы в течение трех временных точек, чтобы выявить значительные изменения частоты вариантов с течением времени.
Варианты, которые обеспечивают защиту от Y. pestis, должны встречаться чаще в образцах после Черной смерти по сравнению с теми, которые умерли во время чумы, а варианты, которые придают восприимчивость, должны демонстрировать противоположную картину. Исследователи обнаружили, что четыре генных локуса, включая варианты, близкие к ERAP2 и TICAM2, соответствуют этой схеме.
ERAP2 активен в антигенпредставляющих клетках, таких как макрофаги, которые поедают и расщепляют патогены и передают часть патогена (называемого антигеном) другим иммунным клеткам, чтобы помочь организму научиться бороться с ним. TICAM2 кодирует белок-адаптер для поверхностного белка макрофагов, называемого TLR4, который обнаруживает чужеродные грамотрицательные бактерии в организме, такие как Y. pestis.
Выбранные варианты были связаны с различиями в экспрессии этих двух генов. Исходя из данных генотипа, исследователи подсчитали, что люди с выбранными вариантами этих генов имели на 40% больше шансов пережить чуму.
Чтобы проверить, насколько эти варианты благоприятствовали инфекции Y. pestis, из крови живых людей собирали моноциты с различными вариантами ERAP2 и TICAM2, превращали в макрофаги и подвергали воздействию Y. pestis in vitro. Макрофаги с вариантами, которые вызывали более высокую экспрессию ERAP2, были более эффективны при очистке от Y. pestis, чем макрофаги без защитного аллеля.
Иммунные клетки имеют небольшое окно для обнаружения Y. pestis и его уничтожения, а макрофаги, которые вступают в контакт с бактериями, должны быть способны противостоять захвату, чтобы ограничить распространение. Результаты исследователей показывают, что генетические вариации вблизи ERAP2 и TICAM2 могут улучшить обнаружение и устойчивость к Y. pestis. Это, вероятно, защищало людей с этими вариантами во время Черной смерти, увеличивая их шансы на выживание.
Варианты, близкие к ERAP2 и TICAM2, также помогают против множества других патогенов, но не без компромисса. В частности, более высокая экспрессия ERAP2 связана с аутоиммунными нарушениями у современных людей, включая болезнь Крона. Этот балансирующий отбор, вероятно, объясняет, почему различные варианты этих генов все еще присутствуют в популяции сегодня, отмечают исследователи.
Эксклюзивный перевод*
Фото: Природа (2022).
О светлом будущем заботятся политики, о светлом прошлом – историки, о светлом настоящем – журналисты.
