Новое исследование, проведенное учеными из Пенсильванского университета, касается классического случая непостоянства эволюции: генетическая мутация, защищающая от потенциально смертельного инфекционного заболевания, также, по-видимому, увеличивает риск развития хронического изнурительного состояния.
Такая связь существует между малярией и серповидно-клеточной анемией. Лица, несущие ген сопротивления первому, являются носителями второго. А недавно научные данные свидетельствуют о том, что люди, устойчивые к африканскому трипаносомозу человека или сонной болезни, предрасположены к развитию хронического заболевания почек. Это может объяснить, почему афроамериканцы, большая часть которых происходит из регионов, где сонная болезнь носит эндемический характер, часто страдают заболеваниями почек.
В исследовании, опубликованном в Американском журнале генетики человека, исследователи и коллеги из Пенсильвании предлагают дальнейшее понимание незавершенной истории связи сонной болезни с заболеванием почек, рассматривая различные группы африканского населения, которые не были включены в предыдущие исследования. Секвенировав часть гена, которая, как считается, играет роль в обоих заболеваниях, ученые обнаружили новые варианты-кандидаты, которые стали мишенью недавнего естественного отбора. Их результаты подтверждают идею о том, что преимущества устойчивости к сонной болезни, болезни, которая продолжает поражать десятки тысяч африканцев к югу от Сахары каждый год, могли сыграть роль в эволюции населения по всей Африке.
Исследованием руководили Вен-Я Ко и Сара Тишкофф из отдела генетики Медицинской школы Перельмана Пенна. Тишкофф, профессор Penn Integrates Knowledge, также работает на факультете биологии Школы искусств и наук. Сейчас Ко занимает должность исследователя в Университете Порту в Португалии.
Более ранние исследования показали, что афроамериканцы с заболеванием почек часто имеют одну из двух мутаций в гене, кодирующем белок ApoL1, что наделяет его способностью убивать виды паразитов, вызывающие сонную болезнь, которая встречается в Восточной Африке. Но, как ни странно, эти варианты часто обнаруживались у йоруба, живущего в Западной Африке, Нигерии.
"Это было интересное открытие, но никто никогда не проводил секвенирования этого гена в других африканских популяциях," Тишков сказал. "Мы хотели знать, найдем ли мы такие же варианты и будут ли они такими же распространенными."
Используя более ранние результаты в качестве отправной точки, исследование под руководством Пенна расширило усилия по секвенированию, чтобы посмотреть на область гена ApoL1 в 10 различных африканских популяциях, охватывающих группы как из Восточной, так и из Западной Африки.
Они обнаружили гаплотипы G1 и G2 в некоторых других популяциях, но только с низкими частотами, предполагая, что могут быть другие варианты, играющие аналогичную роль. Разумеется, исследователи также обнаружили еще один вариант, распространенный среди групп, который они назвали G3.
"Этот роман G3 был довольно распространен в некоторых популяциях, но на удивление отсутствовал у йоруба," Тишков сказал.
Этот вариант не только присутствовал в других девяти изученных группах, но и команда Ко-Тишкофф обнаружила признаки того, что он был положительно выбран или передавался из поколения в поколение с большей вероятностью, возможно, потому, что он оказывал защитный эффект от сонной болезни.
И что интересно, G3 был наиболее распространен у фулани, скотоводческой группы, которая живет в западной и центральной Африке. Авторы отмечают, что африканская сонная болезнь человека, которая обычно передается мухами цэ-цэ, могла быть важным фактором, определяющим характер миграции фулани на протяжении всей истории.
Потому что фулани "заниматься скотоводством, мухи цэ-цэ и паразиты, которые они переносят, могли быть более серьезной проблемой … чем для некоторых других групп," Ко сказал. "Возможно, им было особенно выгодно противостоять болезни."
Таким образом, различные варианты могут отражать различные факторы избирательного воздействия, включая перемещение населения по Африке и историческую и продолжающуюся эволюционную гонку вооружений между паразитом сонной болезни и иммунной системой человека. Тот факт, что йоруба могут противостоять той форме болезни, которая больше не присутствует в районе, в котором они живут, может быть результатом изменений либо в паразите, либо в моделях движения самих йоруба. Таким образом, заболевание почек можно рассматривать как эволюционный компромисс, непреднамеренное последствие борьбы за противодействие мощному и широко распространенному инфекционному заболеванию.
В будущей работе исследователи надеются определить роль G3 в сопротивлении сонной болезни, если таковая имеется. Тишкофф также будет сотрудничать с группой исследователей, изучающих заболевания почек у африканцев из восточных и западных регионов континента. Цель состоит в том, чтобы получить более полную картину того, какие генетические профили могут предрасполагать определенные группы к почечной недостаточности. Кроме того, Тишкофф продолжит характеризовать генетические вариации и признаки естественного отбора в других регионах этого гена, чтобы лучше понять эволюционные силы, влияющие на разнообразие среди африканцев.
"Это исследование показывает, что картина намного сложнее, чем мы думали ранее," Тишков сказал. "И это еще один отличный пример того, почему при изучении геномов так важно смотреть на различные африканские группы. На этом континенте так много разнообразия."