Збудник гонореї допоміг розгадати одну із ключових таємниць еволюції

Співробітники Медичної школи Каліфорнійського університету в Сан-Дієго виявили набір мутацій генів людини, які захищають людей похилого віку від зниження когнітивних функцій та деменції. Знахідка їх зацікавила, тож вони зосередилися одному з таких мутантних генів і спробували простежити його еволюцію: коли та чому він виник у геномі Homo sapiens? Як виявилось, причина – у виборчому тиску з боку інфекційних патогенів, таких як Neisseria gonorrhoeae.

У фокусі уваги дослідників опинився ген CD33, який відповідає за експресію однойменного рецептора, розташованого на імунних клітинах. У нормі рецептор CD33 звʼязується з сіалової кислотою, моносахаридом, яким покриті всі клітини людини. Коли імунна клітина відчуває сіалову кислоту через CD33, вона розпізнає іншу клітину як частину організму господаря і не атакує її.

Рецептор CD33 виявляється і на імунних клітинах головного мозку, мікроглії, де він допомагає контролювати нейрозапалення. Мікроглія також відіграє важливу роль в елімінації пошкоджених клітин мозку та амілоїдних бляшок, повʼязаних із хворобою Альцгеймера. Звʼязуючись із сіаловими кислотами на таких клітинах та бляшках, CD33 фактично пригнічують цю важливу функцію мікроглії, чим підвищують ризик розвитку деменції.

Ось тут і зʼявляється новий варіант гена. Десь на шляху еволюційного розвитку люди згенерували мутантну форму CD33 з відсутнім сайтом звʼязування з моносахаридом. Новий рецептор більше не реагує на сіалову кислоту з усіма наслідками. Випробування підтвердили, що наявність мутантного CD33 захищає від хвороби Альцгеймера.

Намагаючись зрозуміти, коли й за яких обставин уперше зʼявився новий варіант гена, вчені зʼясували, що ця версія CD33 була відсутня в геномі неандертальців та денисівців, наших найближчих родичів еволюції. Тобто еволюційну перевагу у вигляді виживання старшого покоління отримала лише людина.

Проте, згідно з еволюційною теорією, основною рушійною силою генетичного відбору є репродуктивний успіх, а не пострепродуктивне когнітивне здоровʼя. То що сприяло поширенню мутантної форми CD33 у Homo sapiens?

Автори запропонували свою гіпотезу. Річ у тому, що високоінфекційні захворювання, такі як гонорея, завдають шкоди репродуктивному здоровʼю, отже могли бути негативним еволюційним фактором для людини. Neisseria gonorrhoeae покриті тим же монсахаридом, що звʼязується з рецепторами CD33 – так ці бактерії обманюють імунні клітини людини, щоб вони не визначали їх як загрозу ззовні.

Мутантна ж версія CD33 стала своєрідною адаптацією проти молекулярної мімікрії Neisseria gonorrhoeae та інших патогенів. І люди спочатку «експлуатували» мутовану форму CD33 для захисту від гонореї та збереження репродуктивної функції – і лише пізніше цей варіант гена еволюція зберегла задля його неврологічних переваг.