Возбудитель гонореи помог разгадать одну из ключевых загадок эволюции

Наше долголетие объясняет «гипотеза бабушки», согласно которой пожилые женщины «эволюционно важны», поскольку оказывают значимую поддержку в воспитании младенцев и детей, требующих большей заботы, чем детеныши других видов.

Сотрудники Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего обнаружили набор мутаций генов человека, которые защищают пожилых людей от снижения когнитивных функций и деменции. Находка их заинтересовала, так что они сосредоточились на одном из таких мутантных генов и попытались проследить его эволюцию: когда и почему он появился в геноме Homo sapiens? Как оказалось, причина – в избирательном давлении со стороны инфекционных патогенов, таких как Neisseria gonorrhoeae.

В фокусе внимания исследователей оказался ген CD33, отвечающий за экспрессию одноименного рецептора, расположенного на иммунных клетках. В норме рецептор CD33 связывается с сиаловой кислотой, моносахаридом, которым покрыты все клетки человека. Когда иммунная клетка «чувствует» сиаловую кислоту через CD33, она распознает другую клетку как часть организма хозяина и не атакует ее.

Рецептор CD33 обнаруживается и на иммунных клетках головного мозга, микроглии, где он помогает контролировать нейровоспаление. Микроглия также играет важную роль в элиминации поврежденных клеток мозга и амилоидных бляшек, связанных с болезнью Альцгеймера. Связываясь с сиаловыми кислотами на таких клетках и бляшках, CD33 фактически подавляют эту важную функцию микроглии, чем повышают риск развития деменции.

Вот тут-то и появляется новый вариант гена. Где-то на пути эволюционного развития люди «сгенерировали» мутантную форму CD33 с отсутствующим сайтом связывания с моносахаридом. Новый рецептор больше не реагирует на сиаловую кислоту со всеми вытекающими последствиями. Испытания подтвердили то, что наличие мутантного CD33 защищает от болезни Альцгеймера.

Пытаясь понять, когда и при каких обстоятельствах впервые появился новый вариант гена, ученые выяснили, что эта версия CD33 отсутствовала в геноме неандертальцев и денисовцев, наших ближайших эволюционных родственников. То есть эволюционное преимущество в виде выживаемости старшего поколения получил только человек.

Тем не менее, согласно эволюционной теории, основной движущей силой генетического отбора является репродуктивный успех, а не пострепродуктивное когнитивное здоровье. Так что же способствовало распространению мутантной формы CD33 у Homo sapiens?

Авторы выдвинули свою гипотезу. Дело в том, что высокоинфекционные заболевания, такие как гонорея, наносят ущерб репродуктивному здоровью, следовательно, могли быть отрицательным эволюционным фактором для человека. Neisseria gonorrhoeae покрыты тем же монсахаридом, который связывается с рецепторами CD33 – так эти бактерии обманывают иммунные клетки человека, чтобы они не определяли их как угрозу извне.

Мутантная же версия CD33 стала своего рода адаптацией против молекулярной мимикрии Neisseria gonorrhoeae и других патогенов. И люди изначально «эксплуатировали» мутированную форму CD33 для защиты от гонореи и сохранения репродуктивной функции – и только позже этот вариант гена эволюция сохранила ради его неврологических преимуществ