Почему сохраняются вредные мутации, вызывающие болезни?
Наследственные болезни — эволюционный парадокс. Почему вредные мутации, снижающие выживаемость, не отсеиваются из популяции за поколения?
Учёные предполагали, что существуют эволюционные компромиссы: вредная мутация может уравновешиваться другими, полезными эффектами, способствуя долгосрочному выживанию вида.
Авторы Тобиас Ленц, Шамиль Суньяев и др. провели первое систематическое исследование противодействующей эволюционной силы, которая может поддерживать частоту болезнетворных мутаций выше ожидаемой. Эта сила — балансирующий отбор — может сохранять мутации в течение длительного эволюционного времени. Результаты опубликованы в Molecular Biology and Evolution.
Классический пример балансирующего отбора — серповидноклеточная анемия. Люди с двумя мутантными копиями гена гемоглобина страдают от болезни, а носители одной мутации лучше защищены от малярии.
Ход исследования:
- Компьютерное моделирование показало, что балансирующий отбор может повышать популяционную частоту вредных мутаций в окружающих геномных регионах.
- Проверка на данных секвенирования ДНК 6500 человек, сфокусированная на главном комплексе гистосовместимости (MHC) иммунной системы. MHC-гены кодируют молекулы на поверхности клеток, ключевые для распознавания патогенов. Проанализировано 17 684 гена, включая 124 в регионе MHC.
Результаты:
- Повышенная частота вредных мутаций обнаружена в не-HLA генах, локализованных в регионе MHC.
- Наблюдался эффект близости: чем ближе мутация к HLA-генам, тем её частота выше — более чем на два порядка выше, чем в остальном геноме. С увеличением расстояния частота снижается.
Значение:
Результаты важны для понимания эволюции и эпидемиологии болезней, ассоциированных с MHC: аутоиммунных расстройств, рака, а также болезни Альцгеймера и шизофрении, выявленных в предыдущих полногеномных исследованиях. Хотя авторы отмечают, что общегеномный масштаб эффекта ещё предстоит изучить, этот механизм может значительно влиять на распространённость некоторых наследственных заболеваний.
Цитата Тобиаса Ленца: "Компромисс между повышенной устойчивостью к инфекциям и накоплением вредных мутаций ожидаем, но масштаб, в котором даже сильно вредные мутации могут сохраняться в человеческой популяции, удивителен. Эти результаты заставляют задуматься, сколько генетических расстройств, которые мы наблюдаем сегодня у людей, — следствие постоянного воздействия патогенов в ходе эволюции человека".