Сотни тысяч лет назад неожиданный поворот в развитии наших предков помог предотвратить серьезное инфекционное заболевание. Это, вероятно, спасло много жизней, но стало далеко не конечным завершением.
Новое исследование обнаружило свидетельство того, что мутация, возникшая в период между 600 тысяч и 2 миллионами лет назад, была частью комплекса адаптаций, которые случайно могли сделать людей склонными к воспалительным заболеваниям и другим патогенам, пишет sciencealert.
Международная команда исследователей сравнила около тысячи человеческих геномов с геномами вымерших неандертальцев и денисовцев, чтобы заполнить недостающие сведения об эволюции семейства химических веществ. Это – сиаловые кислоты, которые представляют собой особую группу углеводов, покрывающих все клетки тела человека. Этот свод – первое, с чем сталкивается вирус или бактерия, которые к тому же служат индикатором, определяя союзника или врага. Изменения маркеров сиаловых кислот могут привести к ряду заболеваний. Но одно конкретное изменение, специфическое для всех людей, наиболее заинтересовало ученых.
Большинство млекопитающих – включая близкородственных обезьян – имеют компонент под названием N-гликолилнейраминовая кислота, или Neu5Gc. Известно, что ген этой версии сиаловой кислоты у нас нарушен, оставив его предшествующую форму, N-ацетилнейраминовую кислоту (Neu5Ac) на своем месте. Ранее учены считали, что эта мутация была развита у людей, чтобы опасным малярийным паразитам, например, Plasmodium knowlesi, было сложнее присоединиться к красным кровяным тельцам. Эта мутация также произошла у некоторых других животных, включая птиц, летучих мышей и китов.
Поскольку у шимпанзе остается ген Neu5Gc, мутация, вероятно, произошла в течении последних 6 миллионов лет, то есть после того, как эволюционные ветви человека и животных разошлись. Недавнее исследование показывает, что у неандертальцев и денисовцев также был наш вариант сиаловой кислоты, что означает, что изменение произошло до того, как наша ветвь генеалогического дерева отделилась примерно 400-800 тысяч лет назад.
Впрочем, маркеры сиаловых кислот – это лишь часть истории. Чтобы отличить клетки, которые принадлежат возможных захватчикам, наши иммунные клетки вооружены сканирующим веществом называемым лектины иммуноглобулинового типа (сокращенно Siglecs), связывающие сиаловую кислоту. Если маркер сиаловой кислоты не совпадает, он не получает доступа к клетке. Естественно, любые изменения в показателях сиаловой кислоты заставят приспособиться и систему Siglecs. И, соответственно, при дальнейшем исследовании ученые обнаружили значительные мутации в кластере генов Siglec, общих для людей и их рода, но не для приматов. Не все они находятся в иммунных клетках, некоторые из них обнаруживаются в других тканях, например, в мозгу, плаценте и кишечнике. Эта радикальная перестройка нашей иммунной системы дала бы людям с геном Neu5Ac, живущим в районах, подверженных паразитарным заболеваниям, огромное преимущество перед их родственниками с геном Neu5Gc.
Читайте еще: Что нужно сделать перед отпуском, чтобы летнее оздоровление не омрачила простуда
Но, возможно, это обошлось человечеству дорогой ценой. Десять лет назад исследователи из той же команды предположили, что мутация разделила сообщества наших предков, возможно, препятствуя их размножению. Другими словами, происхождение нашего вида могло расколоться в результате этого комплекса иммунных мутаций, вероятно, произошедших с появлением Homo erectus (человека прямоходящего) чуть больше 2 миллионов лет назад.
Но есть другие последствия изменений, которые мы ощущаем сегодня. Проявление Siglec связано с такими заболеваниями, как астма и болезнь Альцгеймера, повышая вероятность того, что защита от одной разрушительной болезни подвергает нас риску другим заболеваниям.
Что касается изменений в сиаловой кислоте, это предоставило бы новую возможность для уничтожения патогенов. Широкий спектр вирусов и бактерий попадают к человеческие клетки через сиаловую кислоту, многие из которых инфицируют людей, но не обезьян. Например, холера, оспа, грипп и коронавирусы далеко не тривиальны. Большинство коронавирусов инфицируют клетки в два этапа – вначале путем распознавания обильных сиаловых кислот в качестве мест для закрепления. А затем для поиска рецепторов белка с более высоким родством, таких как АСЕ2.
Интересно, что удаление гена NeuA5c у мышей дает им улучшение беговых способностей и активирует другие части иммунной системы. С учетом новых познавательных и физических талантов, появившихся у людей несколько миллионов лет назад, возможно, астма и холера стоили того обмена.