Группа ученых из Университета штата Мичиган (США) сообщила в мартовском номере журнала «PloS Biology» об обнаружении в геноме человека около 50 «молчащих» генов, аналоги которых у шимпанзе и других обезьян вполне нормально функционируют. Многие из этих генов связаны с обонянием и иммунитетом. Предполагается, что их отключение могло дать нашим предкам определенные преимущества.
В поисках генов человечности
Прочтенный в 2005 году геном шимпанзе открыл перед биологами небывалые перспективы. Сравнивая геномы человека и его ближайшего родственника, ученые рассчитывают найти те генетические различия, которые, собственно, и делают нас людьми, а не обезьянами.
Геномы человека и шимпанзе идентичны на 98%. Очевидно, уникальные человеческие свойства зашифрованы в оставшихся двух процентах. Однако расшифровать их не так-то просто. Сегодня ученые многих стран ведут охоту за «подлинно человеческими» особенностями в геноме человека, и первые результаты – один другого интереснее – уже получены. Например, выявлены различия в генах человека и шимпанзе, связанные с эмоциональной регуляцией поведения (эти различия могли изменить мотивацию наших поступков); найдено 1500 различий в генах, связанных с онкологией (это поможет выяснить, почему шимпанзе почти не болеют раком).
Недавно обнаружилось, что эволюционный путь от обезьяны к человеку сопровождался множеством потерь. Некоторые гены, которые у шимпанзе нормально работают, у человека выключились, превратились в молчащие «псевдогены». До сих пор было известно около десятка таких генов. В 1999 году М. Олсон предложил гипотезу, известную под названием «less is more» («меньше значит больше»), согласно которой утрата генов может открывать путь для прогрессивных преобразований. Например, выключение гена MYH16 привело к уменьшению (редукции) жевательной мускулатуры у предков рода Homo, а это, в свою очередь, позволило мозгу начать увеличиваться. Группа американских ученых обнаружила в геноме человека еще около 50 молчащих генов, аналоги которых у шимпанзе вполне нормально функционируют. Работают они и у других обезьян, фрагменты генома которых уже прочтены.
Гены, которые мы потеряли
Среди выключившихся генов многие оказались связаны с обонянием и иммунитетом. Обонятельные гены могли отключиться просто «за ненадобностью». В борьбе за выживание хороший нюх едва ли давал нашим предкам большое преимущество, и естественный отбор не выбраковывал особей со слабым обонянием. Но как естественный отбор мог допустить потерю генов иммунной защиты? Ученые Мичиганского университета считают, что это объясняется изменением условий жизни наших предков, а также тем, что иммунная система иногда может вредить организму излишней бдительностью. Неумеренная агрессивность иммунной системы порой ведет к опасным «аутоиммунным» заболеваниям, таким как рассеянный склероз. У мышей с искусственно выключенным иммунным геном Mbl1 реже развивается сепсис, так что отключение этого гена повышает выживаемость.
Человеческий ген Mbl1, как выяснилось, выключен у 100% лиц внеафриканского происхождения и у 89% африканцев. «Испортившая» его мутация возникла около 60 тысяч лет назад, незадолго до выхода наших предков из африканской прародины. Носители мутации явно получили какое-то важное преимущество, потому что мутация начала быстро распространяться в популяции.
Об этом говорит анализ изменчивости прилегающих участков ДНК. Как и следовало ожидать, исходя из гипотезы о позитивном отборе, вариабельность этих участков оказалась ниже у лиц с выключенным геном по сравнению с носителями исходного «рабочего» варианта. Для остальных отключенных генов доказать прямое действие отбора сложнее: они замолчали раньше, и следы отбора уже стерлись. Но и одного примера достаточно, чтобы показать, что утрата генов могла быть выгодна нашим предкам.
Что общего между обонянием и иммунитетом?
Повышенный уровень отключения («псевдогенизации») среди обонятельных и иммунных генов может иметь и иное объяснение. Дело в том, что между обонятельной и иммунной системами существует глубокая и не до конца еще понятая связь. Согласно недавно выдвинутой гипотезе, обе эти системы играют важную роль в регуляции социальных отношений и выборе брачных партнеров: запах партнера, возможно, играет решающую роль при возникновении влечения. Возможно, отключение соответствующих генов в ходе эволюции человека было связано с растущей ролью разумной, сознательной регуляции общественных отношений, для которой более архаичные механизмы контроля социального поведения могли быть помехой. (Подробнее об этом Елена Наймарк. «Видообразование – личное дело каждого».)