Чёрная смерть повлияла на отбор генов иммунной системы человека

Чёрная смерть (бубонная чума) стала крупнейшим событием по смертности в истории, уничтожив до 50% населения Европы менее чем за пять лет. Исследование учёных из Чикагского университета, Университета Макмастера и Института Пастера показало, что этот тёмный период оказал значительное селективное давление на человеческую популяцию, изменив частоту определённых иммунных генетических вариантов и повлияв на нашу восприимчивость к болезням сегодня. Результаты опубликованы 19 октября в журнале Nature.

Пандемия, вызванная бактерией Yersinia pestis, уничтожила от 30% до 60% населения городов Северной Африки, Европы и Азии, что имело серьёзные последствия для человечества — и, как выяснилось, для нашего генома.

"Это был очень прямой способ оценить влияние одного патогена на эволюцию человека", — сказал соавтор исследования Луис Баррейро.

Учёные проанализировали древнюю ДНК из костей более 200 человек из Лондона и Дании, умерших до, во время и после эпидемии Чёрной смерти в конце 1340-х годов. С помощью целевого секвенирования набора из 300 иммунных генов они выявили четыре гена, варианты которых либо защищали от Y. pestis, либо повышали восприимчивость к ней.

"Насколько мне известно, это первая демонстрация того, что Чёрная смерть действительно была важным фактором отбора для эволюции иммунной системы человека", — заявил Баррейро.

Особенно сильная связь с восприимчивостью была обнаружена у гена ERAP2. Люди с двумя копиями определённого генетического варианта rs2549794 производили полноразмерные копии транскрипта ERAP2 и, следовательно, больше функционального белка, по сравнению с вариантом, приводящим к усечённой и нефункциональной версии. Функциональный белок ERAP2 помогает иммунной системе распознавать инфекцию.

"Обладание функциональной версией гена, по-видимому, создавало преимущество, вероятно, усиливая способность нашей иммунной системы обнаруживать вторгающийся патоген. По нашим оценкам, наличие двух копий варианта rs2549794 повышало шансы человека пережить Чёрную смерть примерно на 40% по сравнению с теми, у кого было две копии нефункционального варианта", — пояснил Баррейро.

Исследователи также проверили влияние варианта rs2549794 на способность живых человеческих клеток бороться с чумой. Макрофаги, экспрессирующие две копии защитного варианта, эффективнее нейтрализовали Y. pestis in vitro.

Команда пришла к выводу, что отбор варианта rs2549794 является частью балансирующего отбора. Хотя ERAP2 защищал от чумы, в современных популяциях тот же вариант связан с повышенной восприимчивостью к аутоиммунным заболеваниям, таким как болезнь Крона.

"Это первый взгляд на то, как пандемии могут незаметно для нас модифицировать наши геномы. Эти гены находятся под балансирующим отбором — то, что обеспечивало огромную защиту во время столетий эпидемий чумы, сегодня оказалось связано с аутоиммунитетом", — сказал соавтор Хендрик Пойнар.

Будущие исследования планируют расширить до анализа всего генома, а не только набора иммунных генов, и изучить, как генетические варианты, влияющие на восприимчивость к бактериям у современных людей, связаны с древними образцами ДНК.