27.03.2017

Антиген Даффи и малярия

Специалист по популяционной генетике Омар Корнехо (Omar Cornejo) из Университета штата Вашингтон и его коллеги изучили распространение мутации, которая защищает человека от трехдневной малярии. Они установили, что, возникнув около 42 тысяч лет назад в Африке к югу от Сахары, эта мутация с рекордной скоростью распространилась среди местного населения. Остается неясным, почему именно трехдневная малярия вызвала такой бурный эволюционный ответ.

Мутация происходит в гене, ответственном за синтез белка, известного под название «антиген Даффи». Белок этот расположен на поверхности эритроцитов человека, и его различные варианты разделяют людей на «группы крови Даффи», подобные группам крови системы AB0 и резус-фактору.

Лица с определенным вариантом антигена Даффи не болеют трехдневной малярией, так как ее возбудитель – малярийный плазмодий Plasmodium vivax – неспособен проникнуть в их эритроциты. При этом они остаются подверженными другим разновидностям этой болезни, в том числе наиболее распространенной и опасной тропической малярии, которую вызывает Plasmodium falciparum. Сейчас в тропической Африке необходимая мутация антигена Даффи имеется у 99% населения, поэтому трехдневная малярия составляет лишь не более 5% всех случаев малярии в этом регионе.

Ученые проанализировали полные геномные последовательности тысячи человек из 21 региона в Африке, Азии и Европе. Затем они использовали компьютерное моделирование, которое предсказывает, как определенные генетические варианты распространяются по всей популяции с течением времени, учитывая данные о демографии региона и прочие факторы.

Моделирование показала, что мутация, делающая людей устойчивыми к трехдневной малярии, возникла у жителя тропической Африки около 42 тысяч лет назад. В то время она была, скорее всего, случайным генетическим фактором, которым обладала небольшая группа людей – первый носитель мутации и его потомки. Она не давала им каких-либо серьезных эволюционных преимуществ. Но в определенный момент что-то изменилось, и примерно через 8000 лет назад мутация охватила уже более 99% населения Африки к югу от Сахары. Возможно, фактором, повлиявшим на ее распространение, стало появление Plasmodium vivax.

По оценкам ученых, в среднем за те 8000 лет на сто детей без данной мутации рождалось 105 детей, ее имеющих. Чтобы она смогла так широко распространиться, нужно, чтобы люди с этой мутацией выживали с большей вероятностью. Но тут остается загадка: трехдневная малярия, защиту от которой мутация дает своему обладателю, куда менее смертоносна по сравнению с другими разновидностями малярии. Очень странно видеть столь мощный эволюционный ответ на эту болезнь.

В качестве объяснения микробиолог Дэвид Серре (David Serre) из Университета Мэриленда, не участвовавший в исследовании Корнехо и его коллег, предлагает две версии. Одна гипотеза предусматривает, что ранее трехдневная малярия была куда более опасным заболеванием с высокой смертностью, но ряд адаптаций в иммунной системе людей сделал ее более безобидной. Согласно другой гипотезе, мутация в антигене Даффи защищала людей от другой, неизвестной нам, болезни, возбудитель которой использовал тот же путь проникновения в эритроциты, что и Plasmodium vivax. Омар Корнехо признает такой вариант объяснения правдоподобным.

Также Корнехо предупреждает, что эволюция возбудителя малярии продолжается. Недавно были зарегистрированы случаи трехдневной малярии на Мадагаскаре, в Эфиопии и Судане. Причем пациенты имели мутацию антигена Даффи, которая должна была сделать их невосприимчивыми к болезни. Пока неясно, эволюционировал ли возбудитель малярии и нашел какой-то иной путь проникновения в эритроциты или же болезни способствовал другой фактор. Но если Plasmodium vivax сумел измениться, значит миллионы людей, считавшихся защищенными от трехдневной малярии, теперь могут оказаться под угрозой.

Работа Омара Корнехо и его коллег опубликована в журнале PLOS Genetics.

Максим Руссо

Источники:

1. polit.ru