Эволюционный взгляд на здоровье и болезни людей

Как ваше генетическое наследие, культура и история влияют на ваше здоровье? Биологический антрополог Лара Дургавич обсуждает область эволюционной медицины как путь к пониманию особенностей биологии человека — в том числе почему иногда генетические мутации могут иметь полезные эффекты — и подчеркивает, как распутывание вашего собственного эволюционного прошлого может подтолкнуть к пониманию вашего нынешнего и будущего здоровья.

Когда я была беременна своим
первым ребенком на 9-й неделе,

я узнала, что я — носитель
смертельного генетического заболевания:

болезни Тея-Сакса.

Это значит,

что одна из двух копий 15-й хромосомы,

которая содержится в каждой моей клетке,

имеет генетическую мутацию.

Только потому, что у меня есть
одна здоровая копия этого гена,

эта мутация на меня не влияет.

Но если ребёнок унаследует
мутацию от обоих родителей,

если обе копии этого гена
будут неправильно работать,

то у ребёнка будет болезнь Тея-Сакса —

неизлечимое заболевание,

постепенно поражающее
центральную нервную систему

и приводящее к смерти к пяти годам.

Для многих беременных
эта новость становится шоком.

Но меня успокоило знание одной вещи,

когда я услышала об этом ужасе
в собственном организме.

Я знала, что мой муж

не был восточноевропейским евреем,
в отличии от меня,

и потому вероятность того,

что он — носитель мутации Тея-Сакса,
была минимальной.

Частота явления гетерозиготности,

то есть одной нормальной копией генов

и одной мутированной копией,

составляет в среднем один на 27
среди евреев-ашкеназов, как я,

в то время как в других популяциях

только 1 из 300 человек может быть
носителем мутации Тея-Сакса.

К счастью, я оказалась права,
что не волновалась.

Мой муж — не носитель заболевания,

и сейчас у нас два прекрасных
здоровых ребёнка.

Как я говорила ранее,

из-за моего еврейского происхождения

я была обеспокоена такой высокой
частотой Тея-Сакса у ашкеназов.

Но спустя несколько лет
после рождения дочери

я стала преподавать семинар
по эволюционной медицине в Гарварде,

тогда я впервые задумалась

и нашла возможный ответ

на вопрос «почему?».

Процесс эволюции
путём естественного отбора

обычно избавляется
от вредоносных мутаций.

Так почему этот дефективный ген не исчез?

И почему он так распространён

у определённого населения?

Эволюционная медицина
предлагает нам ценную информацию:

она изучает, как и почему

эволюционное прошлое человека
сделало нас уязвимыми

к болезням и другим проблемам сегодня.

Таким образом

указывая нам на то, что естественный отбор
не всегда улучшает нашу физиологию.

Это в принципе невозможно.

Но, как я надеюсь показать
на примере моего опыта,

понимание последствий
вашего эволюционного прошлого

может помочь разобраться
в вашем здоровье.

Когда я начала изучать Тей-Сакс
с точки зрения эволюции,

я столкнулась с интригующей гипотезой.

Необычно высокий показатель
мутации Тея-Сакса

у евреев-ашкенази сегодня

может быть связан с преимуществами,
которыми мутация наделила этот народ

в прошлом.

Я уверена, некоторые из вас думают:

«Извините, вы хотите сказать,
что эта болезнетворная мутация

обладает полезными свойствами?»

Да, именно так.

Конечно, это не относится к тем,
кто унаследовал две копии мутации

и заболел Тей-Сакс.

Но в определённых обстоятельствах

такие же люди, как и я,

только с одной плохой копией гена,

имели больше шансов
на выживание, продолжение рода

и передачу наследственной информации,

включая этот мутированный ген.

Идея, что гетерозиготы лучше приспособлены
к определённым обстоятельствам,

может показаться некоторым знакомой.

В эволюционной биологии
этот феномен называется

гипотезой преимущества гетерозигот.

И она объясняет, например,

почему носители серповидноклеточной анемии

чаще встречаются в Африке и Азии

или у тех, чьи предки происходят
из тропических регионов.

В этих регионах угрозой
для здоровья является малярия.

Однако паразит, который вызывает малярию,

может осуществить свой жизненный цикл
только среди эритроцитов.

Меняя их форму в человеческом теле,

серповидноклеточная анемия
защищает от малярии.

Люди с этим заболеванием
не защищены от укусов комаров,

которые являются переносчиками малярии,

но они реже заболевают
или умирают от малярии.

Поэтому быть носителем
серповидноклеточной анемии —

это лучшее из возможных
генетических решений

против малярии.

Носители менее восприимчивы к малярии,

так как они производят
серповидные эритроциты,

а также достаточное
количество обычных эритроцитов,

предотвращая негативные эффекты
серповидной анемии.

В моём случае

мой дефективный ген не защитит от малярии.

Но необычная распространённость
мутации Тея-Сакса

в ашкеназском населении

может быть другим примером
преимущества гетерозигот.

В этом случае он повышает
сопротивляемость к туберкулёзу.

Первое упоминание о возможной связи
Тея-Сакса и туберкулёза

появилось в 1970-х годах,

когда исследователи опубликовали

данные, показывающие, что среди
восточноевропейских прародителей

с детьми американских
ашкеназов с Тей-Сакс

туберкулёз был крайне редкой
причиной смерти.

По сути, только 1 из этих 306 прародителей

умер от туберкулёза,

не смотря на то, что в начале ХХ века

ТБ был причиной до 20 процентов смертей
в больших восточноевропейских городах.

С другой стороны,
эти результаты не были удивительными.

Люди уже признали

что, хотя евреи и не-евреи Европы

имели одинаковый шанс
заражения ТБ в то время,

смертельность среди не-евреев
была в два раза выше.

Но гипотеза,
что эти ашкеназские прародители

имели меньший шанс смерти от ТБ

именно потому, что некоторые из них
были переносчиками Тея-Сакса,

была новой и увлекательной.

Данные указывают на то,

что существование мутации Тея-Сакса

среди ашкеназских евреев

может быть объяснено
преимуществами носителей

в среде с распространённым туберкулёзом.

Хотя вы заметите,

что это объяснение — только часть пазла.

Даже если мутация Тея-Сакса сохранялась

из-за того, что носители чаще выживали,

размножались и передавали
свой генетический материал,

почему этот механизм
противодействия распространился

именно в среде популяции ашкеназцев?

Одна возможность — гены и здоровье
восточноевропейских евреев

были затронуты не только географией,

но и историческими
и культурными факторами.

На разных стадиях истории

этот народ был вынужден
жить в многолюдных гетто

с плохой санитарией.

Идеальные условия для
развития бактерии туберкулёза.

В этих средах,
где ТБ был особенно опасным,

те лица, которые не являлись
носителями генетической защиты,

были бы под смертельной угрозой.

Этот эффект отсеивания

вместе с сильной культурной склонностью

к женитьбе и репродукции только
в пределах ашкеназского сообщества,

увеличили бы
относительную частоту носителей,

повышая сопротивляемость к ТБ,

но учащая случаи Тея-Сакса
как побочный эффект.

Исследования 1980-х годов
подтверждают эту гипотезу.

Сегмент американского
еврейского населения,

который имел самую высокую частоту
носителей Тея-Сакса,

происходил от

тех европейских стран, где
заболеваемость ТБ была наивысшей.

Преимущества носителей Тея-Сакса
были самые высокие

в тех местах, где риск смерти
от ТБ был самым большим.

И хотя до 70-х или 80-х годов было неясно,

как мутация Тея-Сакса
обеспечила сопротивляемость к ТБ,

недавнее исследование определило,

как мутация повышает
клеточную защиту против этой бактерии.

В итоге преимущество
гетерозиготы объясняет,

почему проблематичные версии генов
так часто встречаются

у определённого населения.

Это лишь одно из исследований,
где эволюционная медицина может помочь

в деле познания здоровья человека.

Как я упомянула ранее,

эта отрасль оспаривает
представление о том,

что наши тела должны были окрепнуть
с течением времени.

Идея, которая часто
связана с заблуждением о том,

как работает эволюция.

Вкратце,

существуют три основные причины,
почему человеческие тела,

включая ваше и моё,

остаются уязвимыми для болезней
и других проблем здоровья сегодня.

Естественный отбор работает медленно,

он может внести лишь
ограниченное число перемен,

и он оптимизируется
для успеха репродукции,

а не для здоровья.

Как темп естественного отбора
влияет на здоровье человека,

наверное, наиболее очевидно

в отношениях людей
с инфекционными патогенами.

Мы находимся в постоянной гонке
вооружений с бактериями и вирусами.

Имунная система постоянно эволюционирует
против их способности к заражению,

а они всё время разрабатывают
пути для обхода наших защит.

И наш вид явно не в выигрышном положении

из-за нашей высокой продолжительности
жизни и медленной репродукции.

За время разработки
одного механизма защиты

патогенный вид пройдёт миллионы поколений,

получая достаточно времени для эволюции,

и за счёт эволюции продолжит
использовать наши тела как хост.

Что значит, что переменам,

которые естественный отбор
может произвести, есть предел?

Опять, мой пример
преимущества гетерозиготы

представляет полезную иллюстрацию.

В рамках сопротивляемости к ТБ и малярии

физиологические эффекты Тея-Сакса
и мутации серповидно-клеточной анемии

полезны.

Зато в экстремальных случаях

они вызывают значительные проблемы.

Этот тонкий баланс
подчеркивает ограничения,

присущие человеческому организму,

и факт того, что процесс эволюции

должен работать с уже
имеющимися материалами.

Во многих случаях

изменение, облегчающее
выживание или репродукцию,

в каком-то смысле

может повлечь каскадный эффект,
несущий дополнительный риск.

Эволюция — это не инженер,
который начинает с нуля,

создавая оптимальные решения
для индивидуальных проблем.

Эволюция держится на компромиссах.

Также важно помнить,

рассматривая уязвимости наших организмов,

что с эволюционной точки зрения

здоровье — не самая важная валюта.

Важна репродукция.

Успех измеряется не тем,
насколько здоров человек

или как долго он живёт,

а тем, как много копий своих генов
он передаёт следующим поколениям.

Это объясняет, почему мутация,

которая вызывает болезнь Хантингтона,

ещё одно дегенеративно-
неврологическое расстройство,

не была устранена естественным отбором.

Вредные эффекты мутации

обычно проявляются только после
типичного возраста для репродукции,

когда страдающие люди
уже передали свои гены.

В целом,

биомедицинское сообщество фокусируется
на непосредственной обусловленности

и использует ее для формирования
подходов к лечению.

Непосредственная обусловленность
состояний здоровья

рассматривает непосредственные факторы:

что происходит в теле человека
в данный момент

и вызывает проблему.

Близорукость, например,

обычно является результатом
изменений формы глаза

и может быть легко исправлена
с помощью очков.

А в сфере генетических закономерностей,
о которых я говорила,

непосредственная обусловленность —
лишь часть общей картины.

Используя эволюционный взгляд,

рассматривая более широкий вопрос,
почему у нас существует эта проблема

изначально —

то, что эволюционная медицина
называет причинной обусловленностью —

может помочь нам познать
косвенные факторы,

которые влияют на наше здоровье.

Это важно,

так как это может подсказать,
каким образом можно уменьшить свой риск

или риск вашей семьи и друзей.

В случае близорукости

исследования показывают,

что причина распространения
среди определённого населения —

то, что многие сегодня,

включая большинство нас в этом зале,

проводят намного больше
времени за чтением, письмом

и взаимодействием с различными экранами,

чем мы проводим во внешнем мире
и в большем масштабе.

В эволюционном плане
это недавняя перемена.

Для большей части эволюционной истории

люди использовали своё зрение
для более широкого ландшафта,

проводя больше времени, занимаясь
охотой и собирательством.

Распространённость деятельности,
называемой «близорукая работа»,

когда мы сосредотачиваемся
на объектах прямо перед нами

на длительное время,

напрягает наши глаза по-иному

и влияет на физическую форму глаза.

Когда мы сложим всю эту информацию вместе,

окончательное объяснение близорукости —

экологические и поведенческие перемены
влияют на то, как мы используем глаза, —

помогает нам лучше понять
причинную обусловленность.

И неизбежный вывод —

моя мама была права,

я, наверное, должна была провести
меньше времени носом в книге.

Это только один
из многих возможных примеров.

Когда в следующий раз вы или ваши любимые
столкнутся с проблемой здоровья,

будь то ожирение или диабет,

аутоиммунное нарушение

или травмы колена или спины,

я призываю вас задуматься

о том, что может объяснить
причинная обусловленность.

Понимание того, что ваше здоровье

зависит не только от того, что происходит
в вашем теле прямо сейчас,

а также и от вашего генетического
наследства, культуры и истории,

может помочь вам принять
более обоснованные решения

насчёт предрасположенности,
рисков и методов лечения.

Что касается меня,

я не буду утверждать, что эволюционный
взгляд на медицину

всегда напрямую влиял на мои решения,

например, на мой выбор супруга.

Так вышло,

что не следование традиционной практике

венчания только внутри еврейской общины

в конечном итоге сработало
в мою пользу генетически,

уменьшая мои шансы
рождения ребёнка с болезнью Тея-Сакса.

Это отличный пример того,
почему не все родители ашкенази

должны надеяться, что их дочь
женится на «хорошем еврейском мальчике».

(Смех)

(Зал) Вуу-хуу!

Хотя, что более важно,

опыт исследования моих собственных генов

в конце концов научил меня
думать о здоровье по-другому,

и я надеюсь, мой опыт
вдохновит и вас думать так же.

Спасибо.

(Аплодисменты)