Анализ древней ДНК, проведённый группой учёных, ставит под сомнение устоявшуюся теорию, согласно которой современный рост аллергических заболеваний является расплатой за эволюционно сформировавшуюся иммунную систему, привыкшую к агрессивной патогенной среде прошлого. Вопреки распространённому мнению, некоторые гены, веками защищавшие людей от инфекций, могут не повышать, а, напротив, снижать предрасположенность к аллергии. Как сообщает новостной сайт, исследователи из Гарварда, возглавляемые генетиком Хавьером Мараваллом Лопесом, представили результаты своей работы 14 апреля в препринте, опубликованном на платформе bioRxiv.org.
Долгое время считалось, что варианты генов, эффективно борющиеся с инфекциями, являются двойным мечом: они помогали выживать в условиях антисанитарии, но в современном, стерильном мире заставляют иммунитет чрезмерно остро реагировать на безобидные вещества вроде пыльцы или продуктов питания. Однако, как выяснилось, эволюционный процесс не столь однозначен. Некоторые из этих защитных генетических вариантов, распространившиеся за последние 10 000 лет, по-видимому, коррелируют со снижением риска развития аллергий и других иммунных нарушений, а не с его увеличением.
Это открытие бросает вызов давней «гигиенической гипотезе», которую эволюционный генетик Уилл Барри из Кембриджского университета (Англия), не принимавший участия в исследовании, назвал «слишком упрощённой». По его словам, связь между прошлыми инфекциями и современной аллергией гораздо сложнее, чем предполагалось ранее.
Проверка гипотезы через глубину веков
Ключевая проблема, с которой сталкивались учёные, заключалась в невозможности точно определить, когда именно те или иные генетические варианты стали доминировать в популяции. Без обширных наборов древних ДНК, охватывающих ключевые периоды человеческой истории — от каменного века до аграрной революции — было невозможно установить, была ли защита от прошлых патогенов прямой причиной сегодняшнего аутоиммунного риска. Теперь, с появлением достаточного количества данных, исследователи получили возможность отслеживать генетические изменения с высокой точностью.
В рамках своей работы команда Маравалла Лопеса интегрировала данные из крупного исследования, опубликованного в журнале Nature, которое включало анализ геномов 15 836 человек, живших в период от 18 000 до 200 лет назад. Этот анализ выявил множество генетических вариантов, сформировавшихся под действием естественного отбора после того, как переход к сельскому хозяйству кардинально изменил рацион питания, окружающую среду и образ жизни людей. Однако предыдущие исследования не могли показать, как эти древние иммунные адаптации влияют на риск заболеваний в современном мире, оставляя гипотезу о «грязном прошлом» непроверенной.
Для заполнения этого пробела учёные из Гарварда объединили древние генетические данные с современными генетическими базами. Результаты показали, что варианты генов, которые распространялись в человеческой популяции на протяжении тысячелетий, на самом деле постепенно уменьшают сигнал, связанный с аллергическими реакциями, а не усиливают его. Это означает, что эволюция, возможно, не «настроила» наш иммунитет на чрезмерную реакцию, а, напротив, отбирала варианты, позволяющие более гибко и адекватно реагировать на раздражители, одновременно эффективно борясь с реальными инфекциями.
еских исследований риска заболеваний. Четкая закономерность в данных показала, что люди сохраняют и передают варианты генов, которые помогают защитить их от туберкулеза, гриппа и кишечных патогенов, и, как и ожидалось, эти же самые варианты также имеют влияние на людей риска развития иммунопосредованных заболеваний, таких как воспаление таких заболеваний кишечника.
Но вместо того, чтобы просто сделать иммунную, более реактивную в целом, эволюция, видимо, по-разному настроила разные ее части.
Как обнаружили исследователи, многие генетические изменения, частота которых возросла после внедрения сельского хозяйства, по-видимому, укрепили первые линии живых организмов — особенно в тканях, которые вступают в прямой контакт с микробами, такими как легкие и кишечник, — помогая более эффективно блокировать или излечивать инфекцию. В то же время некоторые изменения снизили активность сигнальных молекул, в соответствии с рекомендациями врачам, помогая обуздать чрезмерную реакцию на безвредные вещества.
Вместе с тем, как рекомендуют авторы, эти изменения могут помочь объяснить, как даже в мире изобилующие микробы, теоретический отбор отдает предпочтение генам, которые снижают защиту от последствий, а также снижают риск возникновения заболеваний и других заболеваний. Но этот вывод и исследование, на которых он основан, предстоит еще рецензировать. И Барри предлагает другой способ получения результатов.
Возможно, он говорит, что в древних популяциях охотников-собирателей эволюция стимулировала быстрые и агрессивные реакции иммунитета, позволяющие противостоять постоянным инфекциям, даже если эти меры также увеличивали риск вредного воздействия. Позже, когда образ жизни и подвижность здоровья изменились с развитием сельского хозяйства, другие адаптации лишь смогли смягчить некоторые из этих перемен.
Более древняя ДНК из доисторических времен может помочь определить, когда произошли эти изменения и развернулись ли они в фазе фазы. Но если результаты интуиции Барри верны, новые, возможно, не покажут, что эволюция решила проблему борьбы и выглядела одновременно. Вместо этого они могут отразить последовательные раунды компромиссов, наслаивающиеся на какое-то время по мере изменения окружающей среды, о включении сегодня нашей внутренней иммунной системы лоскутным покровом, сформированным разными эпохами.
С этой точки зрения, говорит Барри, «неудивительно, что наша иммунная система не обеспечивает баланса в современной среде».