Мутации в иммунном гене заставляли жителей Средиземноморья регулярно мучиться сильной лихорадкой, но одновременно помогали иммунитету бороться с чумной палочкой.
Периодической болезнью называют сезонную лихорадку с высокой температурой, сопровождающуюся воспалением тканей вокруг лёгких, сердца, органов брюшной полости. Осложнения могут быть серьёзные, вплоть до почечной недостаточности; и если никаких мер не предпринимать, сезонная болезнь может закончиться смертью. Другое название болезни – средиземноморская семейная лихорадка: она встречается преимущественно у тех, чьи предки жили на территории Средиземноморского бассейна, у турок, армян, арабов, евреев. Ну, а то, что она семейная, указывает на её генетический характер – то есть что её причина заключается в какой-то мутации, которая передаётся из поколения в поколение.
Действительно, периодическая болезнь развивается из-за мутаций в гене MEFV, который кодирует белок пирин. Его синтезируют некоторые иммунные клетки, и хотя в подробностях его функции пока непонятны, известно, что пирин играет важную роль в воспалении: он усиливает синтез других воспалительных молекул и в целом воспалительную реакцию.
Обычно пирин срабатывает в ответ на инфекцию, но у людей с периодической болезнью – то есть с мутациями в гене MEFV – его уровень и в норме слишком сильно повышен, и чтобы активировать его, никакая инфекция не нужна. Поэтому при периодической болезни случается сильное воспаление буквально на пустом месте, которое только вредит здоровым тканям. Ген MEFV в нашем геноме есть в двух копиях, и если мутация попала только в одну копию, болезнь не развивается. Если же мутированы обе копии MEFV, то болезнь начнётся, и если человека не поддерживать противовоспалительной терапией, высока вероятность, что он умрёт к сорока годам.
В прежние времена никакой терапии не было, и люди от периодической болезни умирали, хотя и успевали оставить потомство. Тем не менее, частота мутантных версий MEFV у выходцев из Средиземноморья довольно высока – высока настолько, чтобы заподозрить действие положительного отбора. То есть мутации в MEFV давали их обладателям какое-то преимущество, в противном случае они сейчас встречались бы у турок, арабов, армян и пр. намного реже.
Исследователи из Национального института генома пишут в Nature Immunology, что этим преимуществом была устойчивость к бубонной чуме. Как известно, воспаление – защитная реакция организма на инфекцию, и для бактерии естественно научиться подавлять воспаление. Чумная палочка Yersinia pestis так и делает: у неё есть арсенал молекул, ослабляющих иммунную реакцию; среди прочего она подавляет активность белка пирина.
Но если чумная палочка сталкивается с человеческими иммунными клетками, у которых в гене пирина есть мутации (причём именно те мутации, которые приводят к периодической болезни), то ослабить воспалительную реакцию она уже не может. Причём для этого достаточно даже одной мутантной копии MEFV.
В последующих экспериментах с мышами животных заражали чумной бактерией, причём некоторые мыши были обычные, а у других были мутации в мышином гене пирина. Мыши-мутанты выживали с большей вероятностью. Можно предположить, что и у людей с мутантным MEFV было больше шансов выжить во время чумных эпидемий.
Авторы работы также попытались восстановить историю двух «периодических» мутаций в гене MEFV, проанализировав более чем 2300 образцов ДНК – это была ДНК современных турок плюс несколько сотен образцов древней ДНК из археологических находок, включая те, которые относятся к дохристианским временам. Оказалось, что обе мутации появились более 2000 лет назад, так что их преимущества могли проявиться уже во времена Юстиниановой чумы, начавшейся в середине VI в. н. э.
Может показаться странным, что болезнь оказалась положительным признаком, но в данном случае естественный отбор поддержал меньшее из двух зол. В конце концов, периодическая болезнь даёт возможность прожить достаточно, чтобы оставить потомство. А у этого потомства будет больше шансов пережить чуму и родить детей – благодаря «периодической» мутации в гене MEFV.
Кстати, нечто похоже происходит при серповидноклеточной анемии, которая даёт устойчивость к малярии. Мутации меняют строение гемоглобина, из-за чего эритроциты приобретают характерную серповидную форму, плохо переносят кислород и закупоривают мелкие сосуды. Но при этом в такие эритроциты хуже проникает малярийный плазмодий, поэтому серповидноклеточная анемия широко распространена там, где особенно высок риск заразиться малярией.
Автор: Кирилл Стасевич