Как подружить гены в клетках. Коктейль молодости, светящиеся котики, напечатанные органы и другие прелести науки - Ангелина Владимировна Потапова Страница 6

Все три вида людей – денисовец, кроманьонец и неандерталец – были очень похожи, но каждый из них жил на «своей» территории. Дальнейшее изучение ДНК привело к сенсационному заключению: и денисовцы, и неандертальцы, и предки современного человека не только пересекались, но и обменивались между собой генами.

Десятилетие назад исследователи нашли фрагменты (участки) ДНК как неандертальца, так и денисовского человека у всех современных людей, кроме народов Африки.

Но на этом открытия не закончились. Для полной картины ученые разработали специальный алгоритм анализа геномов, который «узнает» сегменты ДНК, попавшие в геном человека от других видов, даже если скрещивания происходили тысячи лет назад и их источник неизвестен. Выяснилось, что 3 % генома неандертальцев произошло от интимной связи с другой древней группой приблизительно 300 тыс. лет назад. В то же время у денисовца обнаружился 1 % еще более древнего неизвестного генетического материала. И самое главное – до 15 % этого древнего генома находится в ДНК современного человека [1].

Итак, и предки современных людей, и денисовские люди, и неандертальцы контактировали с представителями разных ветвей человеческого вида.

К какому же виду или подвиду относятся обнаруженные древние фрагменты ДНК? Пока полной картины нет, но последние исследования подтверждают, что это следы независимой ветви, с которой мы разошлись примерно миллион лет назад, когда жили Homo erectus — предки всех сапиенсов, древний вид гоминид, который появился около 2 млн лет назад.

Иммунный ответ из прошлого

Около 40 тыс. лет назад все три вида людей – неандертальцы, денисовцы и кроманьонцы – заселяли территорию современной Азии. Две совершенно независимые группы ученых из Германии и Франции обнаружили, что связь предков современных людей с неандертальцами и денисовцами привела к усилению защитных сил организма сапиенсов. Неандертальцы и денисовские люди, которые за 200 тыс. лет успели адаптироваться к климату, пище и патогенным организмам Евразии, передали вновь пришедшим туда кроманьонцам повышенную устойчивость к местным условиям, а современному человеку – отличную наследственность в виде способности противостоять инфекциям.

Каким образом контакт с разными древними видами людей повлиял на усиление иммунитета сапиенсов? Виноваты три древних гена, кодирующих белки, которые называются толл-подобными рецепторами. Они распознают бактерии, грибы, вирусы и паразиты и активируют клеточный иммунный ответ. Оба вида вымерших людей повлияли на генетическое разнообразие современного человека, поскольку два сегмента гена толл-подобных рецепторов принадлежат неандертальцам, а один – денисовскому человеку. Грубо говоря, около 13 тыс. лет назад, когда наши прародители стали переходить от кочевого образа жизни к оседлому, им передались гены, которые повышали приспосабливаемость к неблагоприятным природным условиям [2].

Аллель – вариант гена. Каждая мутация – это новый аллель. Следовательно, существует огромное количество аллелей одного гена.

И вот на этом единственном позитивном результате скрещивания разных видов людей можно и остановиться. Потому что современный человек унаследовал от неандертальцев массу неблагополучных генетических особенностей. Со способностью противостоять инфекциям толл-подобные рецепторы могут спровоцировать повышенную чувствительность к аллергенам. Но это еще не все.

«Плохие» гены неандертальцев

В 2016 году ученые-биомедики США, опираясь на электронные карты пациентов, собрали более чем 28 тыс. результатов генетического анализа взрослых европейцев. Анализ образцов показал, что есть четкая взаимосвязь между совокупностью аллелей неандертальского генома и наследственными заболеваниями и предрасположенностью к ним. Например, одни аллели связаны с риском развития неврологических и психических нарушений, сердечно-сосудистых заболеваний, другие могут провоцировать заболевания мочевыводящих путей и нарушение метаболизма. Неандертальские варианты генов влияют на чувствительность кожи к солнечному свету, на образование тромбов и даже на предрасположенность к никотиновой зависимости и расстройствам пищевого поведения [3].

У южноамериканских индейцев ученые выявили неандертальский вариант гена, который предрасполагает его носителей к диабету второго типа. Почему же древние люди подарили нам предрасположенность к некоторым заболеваниям? Дело в том, что сегодня некоторые функции организма просто утратили актуальность.

Например, повышенная свертываемость крови позволяла ранам быстрее затягиваться, а калорийная пища давала энергию для охоты. В современной жизни, в которой еда нам достается без физических усилий (достаточно дойти до ближайшего супермаркета), фрагменты геномов наших древних предков стали причиной тромбозов, неправильного обмена веществ, инсультов, легочной тромбоэмболии.

Секвенирование ДНК вымершего вида людей и сопоставление его результатов с данными медицинских карт современных европейцев – ценное исследование, которое дает возможность определить влияние генов на предрасположенность к заболеваниям, на их развитие и другие особенности человека.

Секвенирование ДНК – это процесс определения последовательности нуклеотидов (А, Т, С и G) в фрагменте ДНК. В результате секвенирования ДНК получают последовательности участков генов, целых генов или полных геномов организмов.

Резистентность к антибиотикам: бактерии из склепа

Группа ученых калифорнийского университета совместно с итальянскими и пуэрториканскими исследователями провела геномный анализ остатков кишечной микрофлоры пяти мумий инков и трех итальянцев X–XVIII веков. Ученые обнаружили устойчивость в отношении антибиотиков пенициллинового ряда, тетрациклинов и ванкомицина.

Результаты говорят о том, что устойчивость к антибиотикам появилась задолго до их эры, которая началась с успеха микробиолога Александра Флеминга. Эволюция антибиотикорезис-тентности (способности микробов противостоять действию антимикробных средств, в том числе и антибиотиков) длится уже пару миллиардов лет, так как основой для большинства антибиотиков в древности послужили природные соединения, которые находились в окружающей среде, например, в почве.

ПРИМЕЧАНИЕ НАУЧНОГО РЕДАКТОРА

Чтобы проверить, есть ли у человека устойчивость к определенным антибиотикам, в настоящее время нужно взять у него биологический материал – мазок, слюну и др., в зависимости от предварительного диагноза и типа инфекции. Затем нужно вырастить бактерии из такого материала на специальной среде и применить к ним антибиотики. С мумиями так сделать не получится – те бактерии, которые в них были, уже умерли. Поэтому авторы статьи везде пишут, что, исходя из выявленных ими вариантов бактериальных генов, бактерии предполагаемо являются антибиотикорезистентными – проверить, действительно ли те бактерии были таковыми, невозможно.

Оригинальная статья: Santiago-Rodriguez, Т.М.; Forna-ciari, G.; Luciani, S.; Toranzos, G.A.; Marota, I.; Giuffra, V.; Cano, R.J. Gut Microbiome and Putative Resistome of Inca and Italian Nobility Mummies. Genes 2017, 8, 310. https://doi. org/10.3390/genes8110310

Другое дело, что результатом чрезмерного использования антибиотиков в XX веке, бесконтрольного и бессистемного их употребления стало ударное и глобальное распространение устойчивости к широкому спектру лекарств.

ПРИМЕЧАНИЕ НАУЧНОГО РЕДАКТОРА

Бактерии размножаются очень быстро, а значит, все изменения, которые есть в их генах, они также быстро передают потомкам. Кроме того, бактерии просто могут обмениваться друг