Брайан Сайкс - Расшифрованный код Ледового человека: От кого мы произошли, или Семь дочерей Евы

Институт молекулярной медицины, в котором находится моя лаборатория, был создан благодаря пионерским научным исследованиям его основателя и первого директора — профессора сэра Дэвида Уэзералла. На протяжении последних двадцати пяти лет его работа была посвящена наследственным заболеваниям крови, в особенности тем, которые затрагивают основной компонент красных кровяных телец, или эритроцитов,— гемоглобин. Заболевания крови в северных широтах не так уж часто встречаются, но на здоровье народов Африки, Азии и Средиземноморского региона Европы оказывают поистине разрушительное действие. Основные заболевания — серповидно-клеточная анемия на юге Сахары в Африке и талассемия в Азии и Средиземноморье — ежегодно косят сотни тысяч детей. Причина этого бедствия заключается в незначительных на первый взгляд мутациях в генах гемоглобина, в результате которых нарушается способность эритроцитов переносить кислород. При серповидно-клеточной анемии изменяется внешний облик эритроцитов — их форма и дала название болезни, они теряют способность двигаться, скользя, протискиваясь и не задевая друг друга, по руслу тончайших кровеносных сосудов. Это нарушает доступ крови, а с ней кислорода к живым тканям организма. При талассемии изменяется структура самого гемоглобина, он образует внутри эритроцитов плотные желеобразные сгустки, в результате клетки разрушаются в селезенке. В любом случае анемии могут приводить к очень тяжелым последствиям и представляют угрозу жизни, если их не лечить, а единственным эффективным способом борьбы с ними до сих пор остаются регулярно повторяющиеся переливания крови, которые — не говоря уже об их побочном эффекте, возникающем от переизбытка железа в организме,— слишком дороги для государственного здравоохранения в большинстве пораженных этими заболеваниями регионов.

Почему эти болезни поражают людей в одних местах, оставляя в покое другие? Ответ на этот вопрос — малярия. Серповидно-клеточная анемия и талассемия обнаружены в тех регионах, для которых малярия была эндемична. Обеим болезням для того, чтобы развиться, требуется наличие двойного набора мутантного гемоглобинового гена — по одному гену от каждого из родителей. При этом родители — носители одного мутантного гена, сами не страдают от болезни. Большинство наследственных заболеваний следуют той же схеме; для европейцев, например, типично заболевание кистофиброзом, при котором у родителей, несущих по одному мутантному гену, симптомы заболевания также не проявляются. По причине, которая даже в настоящее время остается не вполне ясной, малярийному плазмодию, паразиту, вызывающему малярию, стоит большого труда внедряться в эритроциты носителей серповидно-клеточной анемии и талассемии, вследствие чего носители этих болезней в меньшей степени подвержены малярии. Через много поколений эта устойчивость к малярии приводит, благодаря механизмам естественного отбора, к широкому распространению мутантных гемоглобиновых генов в малярийных регионах. Однако, хотя носителям мутантного гена он помогает, для их детей эти мутации могут стать смертельно опасными, потому что в случае, если оба родителя являются носителями мутантных генов, кое-кто из детей может заполучить по одному такому гену от каждого, а это неизбежно приведет к заболеванию анемией. Из-за драматических колебаний от преимуществ мутации к риску лишиться потомства, в малярийных регионах поддерживается высокий уровень гемоглобиновых мутаций. Малярия напрямую не вызывает анемии, но делает это опосредованно, способствуя появлению, распространению и даже расцвету гемоглобиновых мутаций, а в них и заключена истинная причина этих заболеваний. Следовательно, даже если удастся искоренить малярию в каком-то месте, это не будет означать, что и болезни сразу исчезнут. В средиземноморских регионах Европы — в Сардинии, Италии, Греции, на Кипре и в Турции — малярия практически исчезла благодаря программам, направленным на истребление малярийного комара — переносчика малярийного плазмодия. А талассемия по-прежнему существует. Десятки тысяч людей все еще несут гемоглобиновые мутации, и снизить уровень заболеваемости, хотя бы частично, можно лишь с помощью совершенно другой программы, направленной на генетическое тестирование будущих родителей, которое позволяло бы выяснить, являются ли они носителями мутантных генов.

Многие жители Средиземноморья эмигрируют оттуда в разные страны, особенно в Соединенные Штаты, Канаду, Австралию и Британию. С ними, точнее, внутри их, путешествуют гены талассемии, а значит, и сама болезнь. Точно так же, ранее в результате насильственного вывоза африканцев, ген серповидных эритроцитов проник и в Северную Америку, где серповидно-клеточная анемия встречается до сих пор, даже в отсутствие малярии. Постепенно, через много поколений, мутантные гены сойдут на нет в этих популяциях, отчасти в результате активных программ, направленных на решение этой проблемы, отчасти же просто из-за высокой смертности больных анемией. Без малярии, которая помогала их распространению, они разделят судьбу всех генов, носителей заболеваний, исчезновение которых происходит в результате естественного отбора.

Раскрытие механизма распространения серповидно-клеточной анемии и талассемии оказало огромное воздействие на развитие генетики. Не будет преувеличением сказать, что, если бы не работы по двум этим заболеваниям, определившие направление исследований, вряд ли можно было бы ожидать тех великолепных успехов, которых, начиная с середины 1980-х годов, достигла медицинская генетика. Именно исследования наследственных анемий послужили для медиков и ученых окончательным доказательством того, что простые мутации в генах действительно приводят к возникновению болезней.

Эти исследования заинтересовали меня, когда я расследовал происхождение полинезийцев, а причины этого интереса были куда более прозаическими. На островах Океании и Юго-Восточной Азии, главным образом в Папуа-Новой Гвинее, Вануату и Индонезии, проводились те исследования, которые, наконец, доказали связь между талассемией и малярией. Гены талассемии удавалось обнаружить только в заболоченных низинах неподалеку от берега, где свирепствовала малярия, тогда как в гористых внутренних районах, на больших высотах, где комары не жили, опасные гены практически отсутствовали. Результатом этого исследования было и то, что холодильники в Институте молекулярной генетики ломились от образцов ДНК с этих островов. Ходить за ними было недалеко — мне стоило только подняться на второй этаж института, где я работал, и я приумножил свою коллекцию образцов из Полинезии, добавив к ней замечательное собрание, которое покрывало (более или менее полно) огромное расстояние от Юго-Восточной Азии до далекой Пацифики. Если полинезийцы шли именно этой дорогой, то мы обязательно должны были найти их след в виде «разбросанной» по пути митохондриальной ДНК.