Одно генетическое наследие защищает. Другое вредно.
economist.com — Насколько учёные могут сказать, что неандертальцы вымерли около 40 000 лет назад. Но они не исчезли с Земли полностью. В последнее десятилетие стало ясно, что неандертальцы спаривались с предками современных людей и что по крайней мере некоторые из этих союзов дали жизнеспособное потомство. В результате почти половина генома неандертальца все еще существует разбросанной в небольших количествах среди ДНК почти всех современных людей. (Исключение составляют те, у кого в основном африканские предки, поскольку неандертальцы, похоже, никогда не жили в Африке.)
Такие гены связаны со всеми процессами и фенотипами, от волосатости до жирового обмена. Многие из них связаны с иммунной системой и влияют на риск развития заболеваний, включая волчанку, болезнь Крона и диабет. Пара недавних работ предполагает, что Сovid-19 также входит в этот список. Два длинных участка ДНК, унаследованных от неандертальцев, по-видимому, придают устойчивость или восприимчивость к тяжелой форме COVID-19, в зависимости от того, какой из них присутствует.
Работой руководили Хьюго Зеберг и Сванте Паабо из Института эволюционной антропологии Макса Планка в Лейпциге, чьи исследователи первыми начали изучение ДНК неандертальцев. Их первая статья, опубликованная в сентябре в журнале Nature, описывала одну цепочку ДНК неандертальца, известную как «гаплотип», которая связана с более высоким риском серьезного заболевания. Наличие одной копии гаплотипа, которая находится на третьей из 46 хромосом, которыми владеют люди, удваивает риск попасть в реанимацию. Те, кому не повезло и кто получил две копии — по одной от каждого родителя, — подвергаются еще большему риску.
Это генетическое невезение распределяется неравномерно. Последовательность гена наиболее распространена среди людей южноазиатского происхождения, при этом 63% населения Бангладеш имеют хотя бы одну копию; и среди европейцев, где распространенность составляет около 16%. Как и ожидалось, в Африке его практически нет. Что еще более поразительно, он также очень редко встречается на обширных территориях Восточной Азии.
Что именно делает гаплотип, не ясно. Один ген в нем кодирует белок, который взаимодействует с клеточными рецепторами, которые SARS-CoV-2 (вирус, вызывающий Сovid-19) использует для проникновения в клетки и их захвата. Также считается, что гаплотип участвует в производстве сигнальных белков, называемых цитокинами, которые помогают регулировать иммунную систему. Чрезмерно агрессивный иммунный ответ — это один из механизмов, с помощью которого убивает Сovid-19.
С другой стороны, некоторые из этих цитокинов защищают от холеры. Исследователи предполагают, что, возможно, именно поэтому гаплотип распространен в Бангладеш и Индии, где холера уже давно является хронической проблемой. И есть свидетельства того, что, хотя эволюция усиливала гаплотип в одних популяциях, она работала над его удалением из других.
«Различия в частотах между Южной и Восточной Азией настолько разительны, что мы не можем не подозревать, что виноват прошлый отбор», — говорит д-р Паабо.
Второе исследование, опубликованное на этой неделе в протоколах Proceedings of the National Academy of Sciences, касается другого гаплотипа неандертальцев, обнаруженного на хромосоме № 12. Его эффект является защитным, хотя он также менее эффективен: наличие единственной копии связано с уменьшением вероятности критического заболевания.
Эта полезная последовательность более распространена, чем вредная. Она присутствует во всех частях мира, кроме Африки к югу от Сахары. От 25% до 35% населения Евразии носят хотя бы один экземпляр. Во Вьетнаме и восточном Китае более половины населения являются носителями. Она также существует, в гораздо меньших количествах, среди американского населения преимущественно африканского происхождения, многие из которых также имеют более недавнее евразийское происхождение.
Ученые также лучше понимают, что этот гаплотип делает, поскольку он был известен еще до появления новостей о его неандертальском происхождении. Гаплотип препятствует распространению РНК-вирусов, одним из которых является SARS-CoV-2, заставляя инфицированные ими клетки быстро самоуничтожаться. Известно, что он обеспечивает по крайней мере некоторую защиту от вируса Западного Нила, гепатита С и, что интересно, SARS-CoV-1, который вызвал вспышку SARS, начавшуюся в 2002 году.
И снова здесь прослеживается естественный отбор. Гены гаплотипа хромосомы-12 обнаружены у других млекопитающих и несколько раз терялись у других видов. Это намекает на то, что их ношение обходится дорого, поэтому их нужно удалить, если они не используются интенсивно. То, что они распространены в большинстве человеческих популяций, предполагает, что РНК-вирусы были занозой в боку человечества на протяжении большей части его эволюционной истории.
Исследователи надеются, что их работа может помочь пролить свет на то, почему некоторые страны и некоторые группы населения внутри тех или иных стран, по-видимому, сильнее пострадали от коронавируса, чем другие. Они указывают, например, что британцы с бангладешским наследием страдают от тяжелой формы COVID-19 примерно в два раза чаще, чем население в целом. Но распутать влияние ДНК будет непросто. Возраст, ожирение и пол, среди прочего, влияют на тяжесть covid-19. Сравнение между странами осложняется различиями в определениях и сложностью точного подсчета, особенно в бедных странах. Несмотря на преобладание вредоносного гаплотипа, официальный уровень смертности от COVID-19 в Бангладеш составляет всего 5,1 на 100 тысяч, что на порядок ниже, чем в странах, где гаплотип встречается гораздо реже.
Тем не менее, полезно помнить о том, что генетика имеет значение наряду с другими факторами. Если Сovid-19 станет эндемическим заболеванием, что кажется вероятным, дешевое секвенирование (выявление последовательности) генов может в будущем помочь врачам оценить, какие пациенты могут быть уязвимы перед его наихудшими последствиями. Понимание механизмов, с помощью которых гены придают устойчивость или восприимчивость, также может помочь в поиске лекарств. И история показывает, что SARS-CoV-2 вряд ли станет последним новым коронавирусом, который передается людям. Если некоторые группы населения могут оказаться более уязвимыми, чем другие, об этом стоит заранее знать в следующий раз.