Более ста лет исследователи пытались восстановить историю развития человека. Они изучали древние кости, сравнивали гены разных народов и расшифровывали наследственный код из далекого прошлого. Теперь наука шагнула дальше: ученые начали использовать огромные хранилища генетической информации живых людей, чтобы "поймать естественный отбор с поличным".
В новом масштабном исследовании специалисты проанализировали данные более 72 тысяч жителей Тайваня китайского происхождения. Они взяли информацию из местного национального хранилища генов и сравнили наборы наследственных признаков у молодых и пожилых участников. Такой подход позволил им найти следы того, что природа продолжает отсеивать вредные изменения в наших генах прямо в наши дни.
Как биохранилища помогают находить скрытые причины болезней
Обычно медицинские базы данных используют для подбора точного лечения конкретному человеку. Однако новое исследование доказывает: эти хранилища могут служить платформой для изучения современной эволюции.
Ученые проверили почти 510 тысяч участков наследственного кода у 72 635 человек в возрасте от 24 до 70 лет. Вместо того чтобы искать поломку в конкретном органе, они смотрели на статистику: встречаются ли одни и те же варианты чаще у молодежи или у стариков. Если какой-то признак реже попадается у пожилых, значит, он мешает людям дожить до преклонных лет.
Анализ выявил 168 таких отклонений. Из них 159 оказались вредными — именно их природа постепенно вымывает из популяции. Важно, что около 90% этих находок были крайне редкими. Старые методы поиска, которые искали только массовые поломки, такие редкие случаи просто не замечали. Многие из найденных вариантов уже известны врачам как причины тяжелых недугов: рака, проблем с сердцем, почками и нервной системой. Теперь ученым проще понять, какие мутации действительно опасны и требуют пристального внимания.
Один участок ДНК может отвечать за десяток разных органов
Одним из самых ярких открытий стала история с известным геном BRCA1, который отвечает за риск развития рака. Ученые обнаружили целую цепочку из шестнадцати опасных изменений внутри этого гена. Пятнадцать из них официально признаны вредоносными. Эта длинная наследственная вставка встречается все реже — организм буквально выдавливает ее из популяции, защищая потомков.
При этом соседние участки того же самого гена показали обратный процесс — там закрепились полезные изменения. Это подчеркивает сложный ход естественного отбора. То, что сегодня повышает риск болезни, тысячи лет назад могло давать преимущество в выживании при других условиях. Как отметила исследователь Йоко Сатта из Японии, понимание таких древних сделок помогает правильно оценивать риски для здоровья современных людей.
Кроме того, два других гена (ATG9A и FADS2) продемонстрировали удивительную универсальность. Изменения в них одновременно влияют на кровь, работу печени и почек, усвоение жиров, развитие диабета, здоровье сосудов и плотность костей. Такое обширное влияние объясняет, почему эти участки так часто попадают под прицел природы: один сдвиг затрагивает сразу несколько систем организма. Эти точки становятся главными целями для будущих лекарств.
Защита от малярии оставила след в крови миллионов людей
Несмотря на то что подозрительные участки распределены по всему наследственному коду, многие из них ведут к одному итогу. Около 150 найденных вариантов связаны с признаками красных кровяных клеток. Исследователи полагают, что это отголосок долгой борьбы с инфекциями, в частности с малярией, которая веками была распространена на Тайване. Организм целой популяции адаптировался к внешней угрозе через множество разных мелких правок в генах.
Зачем это нужно медицине будущего
Главная ценность работы кроется не только в конкретных цифрах, но и в самом методе. Большинство мировых баз данных сегодня состоят из генов европейцев. Применение этой схемы к жителям Тайваня показало: история каждого народа уникальна. Она позволяет находить специфические угрозы здоровью, которые никогда не встретятся в европейских выборках. По мере появления новых национальных хранилищ генов этот метод можно будет применять по всему миру.
Эволюция человека не остановилась тысячи лет назад. Живая материя постоянно меняется. Слияние огромных медицинских архивов и глубокого анализа дает науке мощный инструмент, чтобы понять, как прошлое нашего вида определяет болезни настоящего и будущее медицины.
Исследование опубликовано в The American Journal of Human Genetics.
Изображение: графическая аннотация исследования. Источник: Американский журнал человеческой генетики
