Эпидемия стерильности. Новый подход к пониманию аллергических и аутоиммунных заболеваний - Мойзес Веласкес-Манофф

Человека заражают малярией четыре паразита из рода плазмодиев: Plasmodium vivax (возбудитель трехдневной малярии), P. ovale (возбудитель овалемалярии), P. malariae (возбудитель четырехдневной малярии) и P. falciparum (возбудитель тропической малярии). Пятый паразит, P. knowlesi (возбудитель зоонозной малярии), также заражает людей, но считается паразитом макак. Из всех четырех паразитов наиболее смертоносный — P. falciparum. Самки москитов переносят его от одного человека к другому. Когда москит, который только что питался кровью инфицированного человека, кусает вторую жертву, он вводит при этом маленькую порцию слюны с плазмодиями, а те мигрируют в печень и там размножаются. Затем клоны второго поколения поступают в кровоток, ищут там красные кровяные клетки и вторгаются в них. Обосновавшись в эритроцитах, они снова размножаются (удваиваясь четыре раза, пока их не станет шестнадцать), а затем вырываются наружу, оставляя после себя оболочку красных кровяных клеток как выброшенную шелуху. К числу симптомов этой болезни относятся циклическая лихорадка и озноб. Иногда появляется сухой кашель. В худших случаях (особенно у детей) P. falciparum вызывает церебральную малярию. Зараженные паразитами красные кровяные клетки «застревают» в капиллярах по всему телу, вызывая конвульсии, кому, поражение головного мозга и смерть.

Возможно, на протяжении 10 000 лет P. falciparum непрестанно обтесывал и ковал геном человека в малярийном поясе — огромной территории, охватывающей тропическую Африку, субтропические районы Средиземноморья, речные долины Леванта, а также всю Южную Азию вплоть до Папуа — Новой Гвинеи. Торговля способствовала широкому распространению этого паразита. К тому времени, когда в XIV столетии Джеффри Чосер написал свои «Кентерберийские рассказы», «лихорадочный озноб» (так англичане называли малярийную лихорадку) наводил на людей страх даже на севере, на Британских островах[96].

В начале нового тысячелетия P. falciparum заражал от 350 до 500 миллионов человек в год. Один миллион больных (что примерно равно численности населения Далласа) умирал от этого инфекционного заболевания. (Распространенность этой болезни и уровень смертности от нее сократились с тех пор на треть.) Большинство жертв составляли дети в возрасте до пяти лет, жившие в странах Африки к югу от Сахары. По всей вероятности, уровень смертности всегда был таким. Возможно, вызванная P. falciparum смерть, особенно смерть детей, которые еще не передали свои гены, представляла собой самый сильный фактор селективного давления на гены человека со стороны одного патогена[97]. Во всяком случае, именно этот аргумент выдвигают ученые, которые стремятся объяснить некоторые необычные и на первый взгляд противоречащие здравому смыслу аспекты защиты от P. falciparum.

В 1949 году британский ученый Джон Холдейн попытался объяснить явную несуразность нашей адаптации к паразитам. Он утверждал, что из-за необходимости выживать в условиях широкого распространения малярии у народов средиземноморского региона сформировались признаки, наносящие вред им самим. Наглядным доказательством этого была специфическая анемия — талассемия. (Слово thalassa означает на греческом «море». Этому заболеванию были больше всего подвержены выходцы из прибрежных районов.) Холдейн считал, что эта анемия обусловлена благоприятной адаптацией к P. falciparum.

Красные кровяные клетки содержат гемоглобин для транспортировки кислорода по телу. Захватывая эти клетки, P. falciparum разрушает гемоглобин. В итоге появились гены, которые делают гемоглобин менее привлекательным для этого паразита. Однако изменение структуры этой крайне важной молекулы повлекло за собой неизбежные последствия. Дети получают две копии каждого гена, по одной от каждого родителя (за исключением генов в X- или Y-хромосомах, специфичных для пола). Таким образом, хотя наличие одного варианта гена талассемии защищает от церебральной малярии, две копии вызывают анемию и преждевременную смерть.

Следовательно, если у каждого из двух родителей есть один ген талассемии, у них может быть двое детей, подобных им самим, — детей, защищенных от церебральной малярии без негативных последствий. Превосходно. У этих родителей может быть также один ребенок без защитных генов. Не так замечательно, но приемлемо. Кроме того, у таких родителей может быть один ребенок с двумя копиями защитного гена. Этот ребенок страдал бы гемолитической анемией новорожденных и, скорее всего, покинул бы этот мир в раннем возрасте. Ужасно. Однако согласно расчетам естественного отбора, если двое детей имеют врожденную резистентность к широко распространенному патогену, третий ребенок оставлен на произвол судьбы, а четвертый рождается нездоровым, это все равно дает в сумме чистое преимущество. Так получил распространение признак талассемии.

В 1954 году ученый по имени Энтони Эллисон, изучавший малярию в Восточной Африке, пришел к такому же выводу в отношении другого признака, который он назвал серповидной клеткой[98]. У носителей этого признака кровяные клетки имели форму полумесяца. Как и в случае признака талассемии, одна копия гена защищала от церебральной малярии, однако наличие двух копий обрекало носителя на анемию и раннюю смерть.

В более возвышенном смысле такая защита казалась неэлегантным решением. Однако Холдейн считал, что, когда речь идет об эволюции, элегантность никак не влияет на выживание. «Борьба против болезней, особенно инфекционных болезней, всегда была очень важным фактором эволюции, — писал он. — Некоторые ее результаты весьма непохожи на результаты борьбы за жизнь в общепринятом смысле»[99].

Малярийную гипотезу Холдейна, в сущности, доказывает фундаментальная работа, выполненная на Сардинии. В 1950–1960-х годах ученые обнаружили, что частота встречаемости вариантов гена талассемии у сардинцев напрямую связана с высотой над уровнем моря, на которой они проживают.

Чем больше высота, тем реже встречаются эти гены (на больших высотах ниже уровень заболеваемости малярией)[100]. Например, в расположенной на большой высоте Тонаре бета-ген талассемии присутствует у 5% населения. Однако в провинции Сассари, расположенной на низинной равнине в северо-западном квадранте острова, этот признак есть у 25% жителей. Это соответствует исторической распространенности малярии. (У самого Сотджиу есть один ген талассемии, как и у его жены. В связи с этим возникла необходимость в проведении генетического обследования во время беременности, чтобы убедиться в том, что у их детей не будет гемолитической анемии. У них ее нет.)