Как древние фермеры подавляли свою иммунную систему, чтобы выжить

Чатал-Хююке в Турции

Первые фермеры жили в густонаселенных поселениях, где болезнь могла быстро распространяться, как видно из концепции этого художника о 9000-летнем Чатал-Хююке в Турции.

Когда первые фермеры культуры Винча впервые посеяли ячмень и пшеницу 7700 лет назад на богатой почве реки Дунай и ее притоков, они изменили не только свой рацион питания: они привнесли в регион новый образ жизни. Они ютились в глиняных хижинах, живя бок о бок с бизонами, коровами, свиньями и козами и их экскрементами в поселениях, которые в конечном итоге выросли до тысяч. Единение привело к всплеску таких заболеваний, как грипп, туберкулез и другие болезни, которые передавались от животных к людям и через ранние фермерские общины.

Новое исследование древней ДНК показывает, как иммунная система ранних фермеров реагировала на эту новую среду, зараженную патогенами. Согласно статье, опубликованной сегодня в eLife, неолитическая революция стала “поворотным моментом” в эволюции иммунного ответа на инфекционные заболевания. Исследование предполагает, что у европейцев эволюция благоприятствовала генам, которые подавляли воспалительные реакции на патогены, такие как грипп, путем сдерживания гиперактивной воспалительной реакции, которая могла быть более смертоносной, чем сам патоген.

“Это исследование прекрасно показывает, что наша иммунная система продолжает развиваться в ответ на действия патогенов”, – говорит популяционный генетик Джозеф Лашанс из Технологического института Джорджии. Но он отмечает, что в статье используется недоказанный метод прогнозирования древних иммунных реакций. “Я принимаю это, но это нужно подробнее изучить, когда у нас будет более древняя ДНК”.

Исследователи давно подозревали, что ранние фермеры болели чаще, чем кочевые охотники-собиратели. Исследования показывают, что фермеры в крупных неолитических районах, таких как Чатал-Хююк в Турции, сталкиваются с потоком новых зоонозных заболеваний, таких как грипп и сальмонелла, а также с новыми штаммами болезней, переносимых животными, таких как малярия и туберкулез. “Заболевают ли фермеры чаще, как изменилась их иммунная система?” – спросил специалист по инфекционным заболеваниям Михай Нетеа из Медицинского центра Университета Радбауда в Неймегене, который руководил исследованием.

Чтобы разобраться в этом вопросе, его команда сначала изучила генетически детерминированные вариации иммунных реакций у живых людей. Они взяли образцы крови у более чем 500 человек в рамках Проекта по функциональной геномике человека (HFGP), биобанка, базирующегося в Неймегене, Нидерланды, и проверили образцы на наличие различных патогенов. Затем они измерили уровни специфических цитокинов – иммунорегуляторных белков, таких как интерлейкин и интерферон, которые секретируются иммунными клетками, и искали корреляции между этими уровнями и набором вариантов иммунных генов.

В новом исследовании команда использовала эти результаты, чтобы разработать так называемую оценку полигенного риска, которая предсказывает силу воспалительной реакции перед лицом конкретных заболеваний на основе вариантов иммунных генов человека. Затем исследователи применили свою технику к прошлому: из существующих баз данных они загрузили древние последовательности ДНК из 827 останков, найденных по всей Европе, в том числе от фермеров культуры Винчи в современной Румынии. Они рассчитали уровни цитокинов, которые могли бы вырабатываться древними людьми, и их полигенные оценки риска воспаления.

Останки датируются от 45000 до 2000 лет назад, что позволяет команде искать изменения с течением промежутка времени. Они обнаружили, что сталкиваясь с инфекциями, европейцы, которые жили в период сельского хозяйства, скорее всего, вырабатывали значительно более низкие уровни системных цитокинов, чем предыдущие охотники-собиратели. Эти более низкие уровни, вероятно, были адаптивными, говорит Нетеа. “Когда люди впервые столкнулись с новыми патогенами, некоторые из них слишком остро отреагировали и умерли”, – говорит он. Дети выживших не вырабатывали столько цитокинов, поэтому все население становится более устойчивым.

Исследование также выявило обратную сторону: при заражении бактериями кандиды и стафилококка патогенами, которые, как правило, возникают в виде местных инфекций, у фермеров, вероятно, будут более серьезные воспалительные реакции, чем у предыдущих охотников-собирателей. Сильная воспалительная реакция может подавить локализованную инфекцию до ее распространения, но надежная системная реакция, вызванная гриппом или малярией, может выйти из-под контроля.

Исследование интересно, потому что оно ясно показывает, что популяционные частоты генов, регулирующих воспаление, “сильно менялись с раннего неолита”, – говорит молекулярный антрополог Бен Краузе-Киора из Университета Кила.

Но Лашанс задается вопросом, могут ли оценки полигенного риска, разработанные для современных людей, предсказать воспаление у людей в других местах и в разное время. Он отмечает, что патогенные микроорганизмы эволюционировали с течением времени, и современные методы прогнозирования риска могут не применяться к древним штаммам болезней. Популяционный генетик Луис Баррейро из Чикагского университета согласен с этим, заявив, что авторы формально не демонстрируют прогностическую ценность этих оценок полигенного риска.

Необходимо больше образцов древней ДНК людей и патогенных микроорганизмов, особенно на других континентах, чтобы проверить, снизила ли эволюция выработку воспалительных цитокинов у фермеров во всем мире. Но исследование ясно демонстрирует, что каким-то образом воспалительные реакции европейцев на патогенные микроорганизмы действительно сильно изменились во время неолита, говорит Лашанс.

Энн ГиббонсЭнн Гиббонс

Энн – корреспондент журнала Science

Читайте также: