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

Некоторые из этих примеров адаптации могут показаться примитивными. Однако существует настолько острая необходимость в ограничении паразитов, что в связи с этим у большинства видов в процессе эволюции сформировались наиболее характерные особенности. Возьмем в качестве примера секс. Половой акт (когда две особи соединяют половину своих геномов для создания третьей особи) с давних пор приводит биологов-эволюционистов в недоумение. С учетом других возможных способов воспроизводства (например, клонирования) этот способ кажется крайне неэффективным. Так зачем выбирать более медленную стратегию воспроизводства?

Ответ: чтобы избавиться от паразитов[182]. Возьмем в качестве примера спиралеобразную улитку, обитающую в пресноводных озерах и реках Новой Зеландии. Эта улитка может размножаться как посредством полового акта, так и посредством клонирования. От чего зависит выбор стратегии? На отмелях озер, изобилующих родственниками заражающих людей шистосом из рода трематод, имеет место половое размножение улиток. В этой среде паразиты быстро захватывают улиток с неполовым размножением. Отсутствие генетического разнообразия делает таких улиток легкой добычей: все они попадаются на одну и ту же хитрость. Однако этого не происходит с улитками, которые размножаются половым способом. Каждая улитка имеет свои особенности, которые помогают сопротивляться инфекции. С другой стороны, в глубине тех же озер, где сравнительно мало паразитов, больше распространены улитки с неполовым размножением. При отсутствии давления отбора самый эффективный способ воспроизводства сводится к тому, чтобы дублировать себя. Другими словами, именно паразиты делают секс преимуществом.

После появления особей разного пола (мужского и женского) возник половой диморфизм, то есть внешние различия между самцами и самками одного и того же вида. К чему такие сложности? Почему особи одного пола (в большинстве случаев самцы) часто демонстрируют различные излишества, такие как горделивая походка, пение и яркое оперение у птиц, или рога, бивни и гривы у млекопитающих?

Ученые снова связывают это с паразитами. Яркое оперение павлина говорит: «Посмотрите, на что я способен, даже если меня пожирают вши и черви. Посмотрите, что могут сделать мои гены, несмотря на этих кровососов».

Однако во всем этом есть одна сложность. Вторичные половые признаки появляются только при наличии половых гормонов, таких как тестостерон, который немного подавляет иммунную систему. Следовательно, вздувающиеся мышцы и огромные рога самца лося демонстрируют не только его бойцовские качества, но и способность выживать в среде, кишащей паразитами, даже со слегка угнетенной иммунной системой, — и делать это, расходуя свою энергию на битвы с другими самцами. Биологи пришли к выводу, что этот принцип распространяется на приматов: оказалось, доминирующие самцы в стаях шимпанзе также в наибольшей степени заражены паразитами[183]. Отчасти это объясняется повышенным уровнем тестостерона. Другими словами, социальное доминирование — это более выраженный сигнал, чем просто способность избивать и запугивать других самцов. Это свидетельствует о способности самцов шимпанзе побеждать соперников, давая убежище большему количеству паразитов.

Яркая экстравагантность некоторых птиц, чрезмерно большие рога, гривы и клыки некоторых млекопитающих, сложные ритуалы ухаживания у многих животных, само существование секса (и, если уж на то пошло, любовные песни на радио и стихотворения, написанные в любовном дурмане) — по всей вероятности, все это появилось в процессе эволюции благодаря паразитам, поскольку все организмы должны бежать как можно быстрее, чтобы оставаться на месте. В контексте гипотезы Черной Королевы истинность предположения Причарда и Уэйнстока о том, что паразиты сформировали иммунную систему человека, казалась однозначной. Единственный вопрос состоял в том, где начинать поиск прямых доказательств.

Для Джулиана Хопкина из Уэльского университета в Суонси очевидной отправной точкой был ген STAT6 (сокр. от signal transducer and activator of transcription 6 — «передатчик сигнала и активатор транскрипции 6»)[184]. Этот ген кодирует молекулу, которая передает легким сигналы о воспалении. Два наблюдения показали, что это способствует как развитию астмы, так и защите от паразитов. Когда ученые активировали ген STAT6 у мышей, грызуны полностью теряли резистентность к заражению гельминтами. Паразиты захватывали их тела. Однако ученые обратили внимание на то, что мыши с деактивированным геном невосприимчивы также к искусственно вызванной у них астме. Как бы сильно ни старались исследователи, мыши не заболевали астмой.

У людей есть более 150 вариантов гена STAT6, диапазон которых меняется от повышенной до заниженной чувствительности. Обеспечит ли та или иная версия гена такой же результат в другой среде?

Начиная с 2002 года международная команда ученых вела сравнительное исследование. Члены команды отправились в сельский район Син-Чан, где астма встречалась редко, а паразиты были распространены повсюду. Крестьяне использовали свои экскременты в качестве удобрения — древняя и вполне разумная практика (зачем зря тратить ценные питательные вещества?), широко распространенная на Западе до начала ХХ столетия. (В США для обозначения содержимого ночных горшков использовали эвфемизм «ночная почва».) В итоге эти крестьяне невольно подвергали себя нескончаемому повторному заражению гигантским круглым червем Ascaris lumbricoides. В этой общине имела место классическая схема заражения по принципу 20/80: у пятой части шестисот детей, прошедших обследование, была обнаружена тяжелая форма заражения паразитами. У оставшихся 80% детей было относительно мало гельминтов.

Далее Хопкин проанализировал взаимосвязь между вариантами гена STAT6 и паразитарной нагрузкой. В провинции Син-Чан была обнаружена корреляция между геном STAT6, усиливающим иммунный ответ, и более низким уровнем заражения паразитами. Однако в Великобритании, где паразиты стали далеким воспоминанием, у людей с тем же вариантом гена STAT6 была выше вероятность развития таких заболеваний, как сенная лихорадка, астма и атопический дерматит. Верно оказалось и обратное: в Великобритании носители версий гена STAT6, в меньшей степени вызывающих воспалительный ответ, реже болели астмой, а в Китае чаще заражались гельминтами.

Исследователи, работавшие в сельских районах Мали, пошли еще дальше, изучив поведение гена STAT6 в сочетании с другим вариантом этого гена, увеличивающим выработку сигнальной молекулы интерлейкина-13. В развитых странах оба варианта были связаны с аллергией, а вот в Мали они защищали от заражения кровяным сосальщиком Schistosoma haematobium. Такая защита носила аддитивный характер: у носителей обоих вариантов гена было меньше всего кровяных сосальщиков.