Темная сторона наших генов
Промышленная революция упростила человечеству доступ к продуктам питания и чистой воде, а также обеспечила появление антибиотиков, вакцин и современных медицинских подходов. Однако современные технологии не просто уменьшили количество инфекционных заболеваний и увеличили продолжительность жизни, они также сформировали окружение, радикально отличающееся от того, в котором происходила эволюция человека. Полезные в нашем эволюционном прошлом гены могут обуславливать предрасположенность к развитию в преклонном возрасте хронических заболеваний, таких как болезни сердечно-сосудистой системы и рак.
Международная группа исследователей провела детальное сопоставление данных, свидетельствующих в пользу существования такого несоответствия между эволюционными адаптациями и современной жизнью. Они также высказали предположение, что ассоциированный с процессами модернизации естественный отбор может в глобальном масштабе снизить нагрузку ряда хронических заболеваний.
На протяжении последних четырех столетий экология человека, варианты образа жизни и жизненной истории претерпели очень сильные изменения. Новый образ жизни также внес коррективы в основные причины смерти людей. Превалирующие в детском возрасте инфекционные заболевания уступили хроническим болезням, ассоциированным со старостью. Всем людям суждено умереть, поэтому очевидно, что при снижении количества смертей от одних причин частота смертей от других должна пропорционально увеличиться. Однако усиливающиеся различия между окружением, к которому адаптировались наши гены, и современным окружением также играют важную роль.
Старение отчасти обусловлено комбинированным влиянием множества генов, полезных для организма в молодом возрасте и оказывающих отрицательные эффекты в старости. Гены могут влиять на различные признаки, при этом их уровень их экспрессии может изменяться по мере старения (плейотропия). Термин «антагонистическая плейотропия» распространяется на гены, способные оказывать как положительные, так и отрицательные эффекты. В какой-то мере вопреки здравому смыслу эволюция, происходящая путем естественного отбора, может приводить к распространению антагонистической плейотропии в популяциях: положительное влияние в молодом возрасте может перевешивать эволюционные недостатки в старости. Например, определенные варианты гена BRCA1 благоприятны для фертильности. Однако у женщин-носительниц одного из таких вариантов до достижения 90-летнего возраста практически наверняка разовьется рак молочной железы.
По словам профессора Вирпи Луммаа (Virpi Lummaa) из университета Турку, Финляндия, решение Анджелины Джоли (Angelina Jolie) провести ампутацию обеих молочных желез (двойную мастэктомию) обусловлено высоким риском развития рака из-за носительства соответствующего варианта гена BRCA1. Эволюция не удалила этот ген из популяции раньше именно из-за его положительного влияния на фертильность. В настоящее время ситуация намного хуже. Из-за низких уровней рождаемости и более высокой продолжительности жизни положительное влияние подобных генов изживает себя.
Якоб Мурад (Jacob Moorad) из университета Эдинбурга, Великобритания добавляет, что подобные гены с большой вероятностью способствуют повышению частоты развития хронических заболеваний у современных людей, однако на сегодняшний день неясно, являются ли они основной причиной этого или всего лишь незначительным способствующим фактором.
В то же время очень трудно установить эволюционную нагрузку современной жизни на здоровье человека: для того чтобы эволюционные изменения оставили четкий след в нашем геноме часто требуется множество поколений. При проведении своего анализа авторы получили «наводящие на размышления, но не однозначные» свидетельства того, что являющийся двигателем эволюции естественный отбор в условиях современности изменяет свое направление. Например, результаты ряда исследований, проведенных на до- и постиндустриальных популяциях, указывают на отбор, происходящий в пользу увеличения периода фертильности у женщин.
Однако профессор Йельского университета, США Стивен Стернс (Stephen Stearns) предупреждает, что в данном отношении следует проявлять осторожность. Изменения в человеческой биологии формируются двумя не исключающими друг друга процессами. Окружающая среда оказывает непосредственное влияние на экспрессию генов. Например, плохое питание в детском возрасте может вызвать замедление роста. Однако окружающая среда также порождает естественный отбор. Со временем это может привести к увеличению частоты встречаемости одних и уменьшению частоты встречаемости других генов в популяции. В качестве примера можно привести ген, обуславливающий непереносимости лактозы у взрослых. При выявлении любого изменения очень хочется указать в качестве причины естественный отбор. Однако, в особенности касательно недавних изменений, наиболее вероятной причиной является изменение экспрессии гена, а не изменения самих генов в результате адаптации к новым условиям среды.
Адъюнкт-профессор Стивен Корбетт (Stephen Corbett) из университета Сиднея, Австралия поясняет, что будущие исследования и методологические усовершенствования помогут нам оценить степень взаимосвязи между хроническими заболеваниями и экспрессией генов, а также подтвердить или опровергнуть предположение, согласно которому естественный отбор уже начинает противостоять увеличивающейся нагрузке хронических заболеваний. Он считает, что для получения четких доказательств совершенно необходимо провести крупные когортные исследования с участием многих поколений.
Доктор Александр Куртиол (Alexandre Courtiol) из института зоологии и изучения дикой природы имени Лейбница в Берлине, Германия также считает, что генам принадлежит немаловажная роль, однако ожидать, что естественный отбор адаптирует наших пра-пра-пра-внуков к условиям нашей современности нецелесообразно. Это может не сработать, так как в настоящее время окружающая среда изменяется с огромной скоростью. Более рациональной реакцией на увеличение частоты хронических заболеваний является изменение нашей социальной среды и образа жизни. Рецепт известен нам всем: больше спать, отказаться от фаст-фуда, не забывать о регулярной физической активности и меньше загрязнять окружающую среду. Конечно, для многих это является очень сложной задачей, однако ничего невозможного в этом нет.
Статья Corbett S et al. The transition to modernity and chronic disease: mismatch and natural selection опубликована в журнале Nature Reviews Genetics.
Евгения Рябцева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Forschungsverbund Berlin: The dark side of our genes – healthy ageing in modern times.