Занимательная генетика. 3. Бить иль не бить?!

    «Подтверждений того, что клетки организма и организмы обмениваются между собой информацией, сегодня уже полным-полно. В шестидесятые появилась теорема Белла – о нелокальной связи между объектами. В 1979-м в СССР открыли явление летагена. Игорь Смирнов установил: между животными из одной семьи или теми, кто долго жил бок о бок, существует странная связь. При убийстве или нанесении раны одному кролику плохо становится и второму. Причем на огромных расстояниях. Когда доктор Барнард в шестидесятые начал пересадки сердец, то тоже столкнулся с невероятным. Сердце, пересаженное от молодого донора в тело старика, очень быстро постарело. Это обнаружилось при вскрытии. Стало очевидно: клетки дряхлого тела передали информацию клеткам молодого сердца…» (С)

    Вот здесь хотелось бы высказать одно пожелание. Уважаемые! Не путайте Божий дар с яичницей. Я и сама неоднократно сталкивалась с возможностью получения информации на расстоянии (а вот с именно телепатией лично у меня успехи неважнецкие), но преждевременный износ донорских органов в практике трансплантологии имеет совершенно другую причину. И по сути, это «осиновый кол» в рассуждения о наследовании приобретённых признаков.

    Дело вовсе не в том, что молодое сердце пересадили старику. Чужое молодое сердце даже в молодом организме-реципиенте убивается за несколько лет. Потому что все мы в той или иной степени обладаем иммунитетом. Любой живой организм постоянно «просеивает» весь генетический материал, циркулирующий в его межклеточной среде, по принципу «свой-чужой». «Чужой» подлежит уничтожению. Это заложено в нас на генетическом уровне. Сердце-донор может передать организму-реципиенту какую-то информацию о своём прежнем хозяине, но убедить иммунитет, что оно «хорошее, хоть и чужое» не может. И с момента пересадки любой орган-донор подвергается непрерывным атакам со стороны иммунной системы «облагодетельствованного» организма как чужак-вторженец. И, как правило, за 5-6 лет – дело сделано. Так что трансплантация органа – это всего лишь отсрочка, как минимум, от следующей операции по пересадке. Чтобы организм не отторгал своего «благодетеля», людям, пошедшим на трансплантацию, приходится принимать лекарственные препараты, направленные на снижение собственного иммунитета. А это риск. И риск огромный. 

    Такая «несговорчивость» иммунитета указывает на исключительную важность этого защитного механизма. Не только от вирусов. Дело в том, что к нам постоянно «липнут» простейшие, как патогенные (типа стафилококка или дрожжей), так и  жизненно-необходимые в строго-оговоренном количестве (кишечная палочка, молочнокислые бактерии). Не удивительно, что здесь всё должно быть под контролем! Я не ставила перед собой целью в данной статье рассказ о природе иммунитета (в двух словах это не возможно). Но кое о чём, связанном с генетической природой иммунитета, поведать хочу.

    Так, недавние исследования показывают, что как минимум 8 процентов генов достались человеку не от его предков и даже вообще не от животных, а от вирусов.


    Типичные вирусы, которые внедряют последовательность своего генома в ДНК организма-носителя, это т.н. ретровирусы. Они так размножаются: проникнув в ДНК клетки, заставляют «хозяина» синтезировать копии вируса, которые затем выходят наружу и заражают другие клетки. Если ретровирус записал себя в геном половой клетки и из неё разовьется полноценное животное, то оно будет нести вирус во всех своих клетках. Самый известный ретровирус — это ВИЧ… Но не только ретровирусы оставляют следы в ДНК других организмов.

    Проверка 48 видов животных на наличие в их геномах вирусных последовательностей показала, что и вирусы с другими механизмами размножения оставили в нас свой след… Всего было выявлено 19 видов позвоночных животных (в т.ч. Homo sapiens, опоссумы, крысы и летучие мыши), в ДНК которых были обнаружены хорошо сохранившиеся последовательности генов вирусов из двух семейств: филовирусов и борнавирусов. Причем к первому семейству относятся такие смертельно опасные вирусы, как вирус Марбурга и вирус Эбола. Исследование проводили В.А. Белый, А. Дж. Левин и  А.М. Скалка, работающие в США.

    Согласно общепринятой на данной момент теории, если вирус встраивается в ДНК и по каким-то причинам не активируется, то с течением времени в этом неработающем коде накапливаются сильные мутации, которые его окончательно разрушают. Однако для найденных учеными вирусов эта закономерность работает лишь отчасти. Мутации присутствуют, но в весьма незначительной степени.

    Вместе с тем, поскольку, в частности, остатки вируса семейства Marburgviruses были найдены в геноме сразу 19 разных позвоночных животных, то это указывает на то, что им переболел кто-то из очень далеких предков. Анализ же мест генома, в которые встроились вирусные фрагменты, показал, что заражений явно было несколько и затронули они несколько разных видов доисторических животных. И произошло это не ранее 40 млн. лет назад.

    По одной из версий, встроенные вирусные последовательности могли защищать носителей от заражения полноценными вирусами. В частности, в пользу такой точки зрения косвенно свидетельствуют некоторые факты. Например, лошади, которые особенно уязвимы перед борнавирусами, не имеют их последовательностей в своем геноме, а у летучих мышей, способных передавать вирус Эбола, не заболевая, в геноме есть последовательности вируса Эбола.

    Исследование, проводимое группой Кэидзо Томонага из университета Осаки, показало, что в ДНК ряда позвоночных (в т.ч. у человека) цепочки генома борнавируса были в очень хорошем состоянии и даже в отдельных случаях происходила экспрессия генов с синтезом мРНК. Т.е. встроенный в наш ДНК вирус некоторым образом может работать. Притом, что это встраивание произошло более 40 млн. лет назад. Всё это натолкнуло японских и американских генетиков на мысль о важной роли данного вируса в механизме генетической изменчивости видов. Вообще, в своих предположения ученые пошли гораздо дальше, вплоть до предположения о качественном изменении работы мозга у предков человека в результате подобного заражения. Но такие смелые заявления нужно бы ещё и подтверждать.

    Кстати, 100 миллионов лет назад Южная Америка отделилась от Африки, в зазоре между которыми стал формироваться Атлантический океан. Африканская, Южноамериканская и Североамериканская плиты сейчас расходятся со скоростью 2,6—2,9 см в год. Поэтому, хоть Атлантика и появилась 200-100 млн. лет назад, но только 52,4 млн. лет назад по причине движения континентов обезьяны разделились на узконосых (Старого Света) и широконосых (Нового Света). В течение последних 40 миллионов лет и вплоть до настоящего времени, продолжается раскрытие бассейна Атлантического океана по единой рифтовой оси, расположенной примерно в середине океана. Интересное совпадение…

    Вирус Эбола свирепствует в Африке. А чем африканские обезьяны отличаются от американских? На первый взгляд, ответить трудно. Но есть одна подсказка: 39,6 млн. лет назад лориобразные разделились на галаговых и лориевых. Галаго живёт в Африке. Лори живут и в Африке, и в Азии. Зверюшки очень похожи, но… У галаго хвост длинный. У лори – очень короткий, либо отсутствует совсем. Американские обезьяны – все хвостатые. Значит, заражение Эболой их не затронуло, т.к. оно случилось уже позже разделения Гондваны?

    Давайте посмотрим, что далее приключилось в Африке. А там узконосые обезьяны «разбиваются» на мартышковых и гоминоидов. Правда, это значительно позже произошло. Гоминоиды, по разным оценкам, появились 15-35 млн. лет назад. Это огромный разброс. Можно на костях погадать. Одним из самых ранних гоминоидов является обезьянка, найденная в Восточной Африке, так называемый проконсул. Возраст этих останков — приблизительно 25 миллионов лет. Кости самой древней найденной мартышки датируются тоже в 25 млн. лет. Гоминоиды – это ещё не человек. Они разделись на гиббоновых и гоминидов. Современные гоминиды – это человек и человекообразные обезьяны: шимпанзе (в т.ч. карликовый бонобо), горилла и орангутан. Обратите внимание: гиббоны, человекообразные обезьяны и человек – все бесхвостые (но у человека описаны случаи рождения детей с хвостами в качестве атавизма). Не знаю, как насчёт ума, а хвост у обезьян от Эболы точно отвалился! Мартышки большей частью свои хвосты сохранили, но тоже - далеко не все. Зато, кажется, я нашла ответ на вопрос «какая бешеная муха укусила мартышек и покромсала им хромосомы?» (согласитесь, разброс от 48 до 72 хромосом весьма впечатляет, при том, что они всё равно остаются мартышковыми). Зато у меня появился новый вопрос: откуда прилетела эта «бешенная муха» примерно 40 млн. лет назад? Аргументированного ответа у меня нет. Да и с хвостом тоже – только предположение. Да и не Эбола, а борнавирус. Да и не «отпал», а надёжно «выключен».

    Интересно, генетические цепочки какого вируса были обнаружены у опоссума, сумчатого зверька, обитающего в Америке? С хвостом у него всё в порядке… Но не зря ведь учёные утверждают, что заражение происходило несколько раз и в разное время.

    На всякий случай напомню, что начинала я с разговора об иммунитете. И на казусе с вирусами остановилась сначала только для того, чтобы показать, как иммунитет использует их иногда в качестве своего собственного оружия. Вот к разговору об иммунитете я и предлагаю нам вернуться. А также к вопросу гибридизации хомо сапиенса с неандертальцем. Оказывается, и здесь иммунитет своё грозное слово сказал!

    Напомню, что в каждом из нас насчитывается 2-4 % неандертальских генов. Общая же их сумма в современных геномах значительно выше, так как разные люди имеют различные "ассортименты" древних генов. Команда Эйки восстановила около 20% от общего генома неандертальцев, а команда Рейча – около 30%.

    В некоторых участках геномов азиатов и европейцев неандертальский вклад достигает 62–64%, тогда как в других он полностью отсутствует. Больше всего исследователей поразило то, что в 20 областях современного генома человека обе команды обнаружили "пустыни" из неандертальских генов. Доля сохранившихся неандертальских фрагментов оказалась максимальной в наименее важных с функциональной точки зрения участках генома (там, где меньше всего работающих генов и регуляторных последовательностей). Наоборот, в самых важных участках генома неандертальских примесей обнаружилось меньше всего.

    Выяснилось, что сапиенсам, скорее всего, пригодились некоторые неандертальские гены, влияющие на строение волос и кожи (учёные смогли определить конкретную версию неандертальского гена, которая влияет на функцию белка кератина, содержащегося в коже, ногтях и волосах). Кератин среди прочего придаёт коже водонепроницаемость, сохраняет её чувствительность к холоду и теплу и блокирует действие патогенов. Кроме того, отбор в популяциях сапиенсов поддержал ряд неандертальских генов, связанных с иммунной системой.

    Ученые из Института археологии и этнографии СО РАН во главе с академиком Анатолием Деревянко пришли к выводу, что гены денисовского человека, останки которого обнаружены в 2010 году на Алтае, и гены неандертальцев охраняют современного человека от ВИЧ. «Если бы не было скрещивания человека современного типа с «денисовцами» и неандертальцами, то, конечно, иммунный дефицит, ВИЧ, был бы трагедией для человечества», - говорит Анатолий Деревянко.

    Но кроме хорошего обязательно есть и плохое! Если бы древние предки людей не скрестились с неандертальцами, человечеству не пришлось бы бороться со многими опасными болезнями, такими как рак. К такому выводу исследователи из Медицинской школы Гарварда в Бостоне пришли, проанализировав распределение генов неандертальцев в ДНК человека.

    Именно из-за этих генов у современных людей развивается волчанка, болезнь Крона (хроническое воспаление желудочно-кишечного тракта), цирроз печени и диабет. Кроме того, они влияют на уровень противовоспалительного белка интерлейкина-18, который мешает развитию многих инфекционных и аутоиммунных заболеваний, и из-за них многие люди страдают длительными депрессиями и не могут бросить курить. Теорию о том, что древние люди страдали от рака, подтверждает недавняя находка американских археологов: во время раскопок в Хорватии было найдено ребро неандертальца, умершего от костной опухоли. Выяснилось, что образцу около 120 тыс. лет.

    Неандертальских заимствований оказалось намного меньше в Х-хромосоме, чем в аутосомах. Дело в том, что при отдаленной (в том числе межвидовой) гибридизации конфликт между двумя несовместимыми генами особенно сильно проявляется в том случае, если один из них находится на Х-хромосоме. Как правило, такой конфликт снижает приспособленность гибридных самцов, у которых Х-хромосома только одна. Это справедливо для млекопитающих и других животных, у которых самцы имеют две разные половые хромосомы (XY), а самки — две одинаковые (XX). Если же гетерогаметным полом (имеющим две разные половые хромосомы) является женский, как у птиц и бабочек, то всё наоборот: в этом случае отдаленная гибридизация угрожает в первую очередь здоровью гибридных дочерей, а не сыновей.

    Снижение приспособленности могло проявляться и в нарушениях сперматогенеза, как это часто бывает при межвидовой гибридизации у животных. В полном соответствии с ожиданиями авторов, неандертальских аллелей оказалось меньше всего в генах, избирательно экспрессирующихся в семенниках. Стало быть, гибридизация действительно ударила по мужской репродуктивной функции.

    А вот в мужской Y-хромосоме неандертальских генов нет совсем!  Скорее всего, человеческие женщины могли рожать от неандертальцев только дочерей, поскольку зародыши мужского пола не приживались вовсе. Почему?

    Было обнаружено, что небольшое количество генов неандертальской Y-хромосомы имели элементы иммунной системы. Из них три - это антигены гистосовместимости. Пользуясь подобными антигенами, трансплантологи диагностируют соединимость тканей доноров и реципиентов при пересаживании органов. По словам ученых, иммунная система женщины могла атаковать плод мужского пола, если последний нес в себе Y-хромосому с неандертальскими антигенами гистосовместимости. Таким образом, постоянные выкидыши могут объяснить, почему ни один ген H. neanderthalensis не перекочевал в мужскую половую хромосому современных людей.

    Действительно ли в браке женщины с неандертальцем рождались только девочки? Да. Этому есть косвенные доказательства. Как уже было отмечено в предыдущей части, на смешанных стоянках у неандертальца отмечены более совершенные орудия труда. А также у учёных «создалось ощущение» шефства неандертальцев над нашими предками. В память о тех временах многие древние народы, а некоторые африканцы и в наше время упорно воспроизводят неандертальский «шиньон», который так хорошо заметен на изображениях Эхнатона с дочерьми.

    Но ведь в том же Египте существовала сложная система наследования царской власти! Через дочь фараона. В обязательном порядке. Поэтому сын фараона, чтобы получить власть, должен был жениться на своей сестре (благо, фараоны содержали гаремы, что слегка разбавляло инцест).

    Британские острова. Пикты. Наследование царской власти также по женской линии. А вот здесь интересны предания о египетской принцессе Скотте, которой вполне могла быть вдова Тутанхамона Анхесенамон.

    Древняя Греция. Миф об Эномае, царе города Писы. Погиб во время состязания на колесницах с женихом своей дочери Пелопсом… Миф о похищении Европы. Почему, когда Зевс вероломно похитил Европу, царь Агенор отправил на поиски всех своих сыновей, запретив им возвращаться без неё?.. Говорят, финикийцы когда-то похитили таким же образом царевну из Аргоса. А основан этот греческий Аргос был Инахом, женатым на своей сестре Аргии. Вообще, для императоров Византии впоследствии внутрисемейные браки грехом считаться не будут.

    Италия. Лавиния – дочь Латина, царя Лациума и Аматы. Женившись на ней, троянец Эней получил право на землю. Это только то, что вспоминается сразу.