Опасное наследие. Кто сделал человека беззащитным перед коронавирусом

Все мы немного неандертальцы

Первая же расшифровка неандертальской ДНК и сравнение ее с геномами жителей Африки, Китая, Франции и Папуа — Новой Гвинеи показали: наши древние двоюродные братья скрещивались с людьми современного типа. В ДНК европейцев, азиатов и папуасов обнаружилось от одного до четырех процентов неандертальских генов. Тогда ученые решили, что смешение произошло на Ближнем Востоке, сразу после выхода Homo sapiens из Африки — 50-60 тысяч лет назад.

Однако в 2018-м американские специалисты предположили, что неандертальцы и сапиенсы скрещивались и впоследствии — уже после разделения людей современного типа на европейскую и азиатскую популяции. В пользу этого свидетельствует распределение фрагментов неандертальской ДНК в геномах жителей Европы и Восточной Азии. У последних их больше.

На это указывают и археологические находки. Так, в 2015 году международная группа исследователей обнаружила в Восточной Европе останки сапиенса, жившего 42-37 тысяч лет назад. Судя по его ДНК, в которой шесть-девять процентов неандертальских участков, он родился от смешанного союза.

Ученые считают, что Homo sapiens как минимум дважды скрещивались с неандертальцами. Благодаря этому в ДНК современных людей есть участки, унаследованные от них

Omer Gokcumen Archaic hominin introgression into modern human genomes. American Journal of Physical Anthropology. V.171, Issue S70, May 2020

В начале этого года порядка 0,3 процента неандертальских генов нашли даже у африканцев. Как объяснили ученые, их могли принести в Африку вернувшиеся сапиенсы уже после обмена генами с неандертальцами.

Доисторический привет

По данным исследователей из Университета Вашингтона (США), современные люди в своих геномах суммарно сохранили почти пятую часть неандертальской ДНК — 600 миллионов пар оснований. Именно столько несапиенсовых генетических вставок сейчас циркулирует в генофонде европейских и азиатских популяций. И все эти фрагменты распределены случайным образом. То есть у одних людей больше неандертальских включений в ДНК, у других — меньше.

Кроме того, у современного человека нет чисто неандертальских генов. Фрагменты неандертальской ДНК — это всего лишь довольно короткие вставки в те или иные гены. Причем некоторые могут содержать чуть больше таких включений, чем в среднем по геному. В частности, это характерно для генов, отвечающих за цвет кожи, метаболизм сахаров и систему врожденного иммунного ответа.

Недавно выяснилось, что неандертальские включения, связанные с иммунитетом, делают некоторых людей более беззащитными перед новой коронавирусной инфекцией. Речь идет об участке, расположенном на третьей хромосоме и включающем гены SLC6A20, LZTFL1, CCR9, FYCO1, CXCR6 и XCR1. По крайней мере, два из них — CXCR6 и CCR9 — имеют отношение к процессам в легких при вирусных инфекциях. А SLC6A20, как считается, кодирует белок, который взаимодействует с белком ACE2 — его называют "входными воротами" для коронавируса.

По информации международного проекта COVID-19 Host Genetics Initiative, неандертальский вариант этого участка ДНК повышает шансы тяжелого течения болезни примерно в 1,6 раза. Так, он чаще встречался среди людей, госпитализированных с COVID-19, чем в среднем по популяции. А среди пациентов реанимаций, которым потребовалась искусственная вентиляция легких, его еще больше.

Частота встречаемости неандертальского генетического варианта, повышающего риск тяжелой формы COVID-19. Он (на рисунке помечен красным) наиболее распространен среди жителей Южной Азии, а в африканских и восточноазиатских популяциях практически отсутствует

Zeberg, H. et al./Nature (2020)

По подсчетам палеогенетиков, наиболее распространен опасный вариант ДНК среди жителей Южной Азии — около 30%. Особенно не повезло бангладешцам: у 63% есть хотя бы одна копия неандертальского варианта, а у 13% — две.

Опасный участок ДНК также встречается у восьми процентов европейцев. А вот у жителей Восточной Азии и африканцев его практически нет.

Опасные гены

В 2016-м ученые из Университета Вандербильта (США), проанализировав генетические и медицинские данные более 28 тысяч европейцев, выяснили, что неандертальские включения в ДНК связаны с определенными рисками для здоровья.

Так, оказалось, что, если в геноме — от одного до двух процентов таких вставок, заметно повышается риск депрессии и сердечно-сосудистых заболеваний. Кроме того, сильнее склонность к никотиновой зависимости, бывают проблемы с пищевым поведением, вероятны болезни мочевыводящих путей и гиперкоагуляция — повышенная свертываемость крови и образование тромбов в кровеносных сосудах.

Фрагменты ДНК, унаследованные от неандертальцев, связаны с риском развития сразу нескольких заболеваний

Deborah Brewington / Vanderbilt University

Исследователи предположили, что распространенность этих вредных генов связана с их относительной полезностью — в противном случае они отсеялись бы в ходе эволюции. В дикой природе такие гены могли способствовать выживанию молодых особей. В частности, повышенная свертываемость крови позволяла ранам быстро затягиваться. В современных же условиях это увеличивает риск инсульта, тромбоза и тромбоэмболии легочной артерии — возрастных заболеваний.

В 2017-м немецкие генетики, изучив геномы 112 тысяч человек, выделили 13 архаичных гаплотипов с неандертальскими вставками, встречающихся у людей сегодня. Часть оказалась связана с пигментацией кожи, регуляцией "плохого" холестерина и склонностью поспать днем (хронотипом "сов"). Кроме того, среди неандертальских генов обнаружились мутации, отвечающие за расстройства настроения.

Параллельно американцы обнаружили, что риск развития шизофрении также коррелирует с неандертальским наследством. Ученые подобрали 214 добровольцев, гетерозиготных по известным неандертальским вариантам генов — то есть одна копия таких генов у них была неандертальской, а другая современной. И проанализировали их экспрессию.

Оказалось, что если более активны неандертальские варианты генов SLC15A4 и ADAMTSL3, то значительно увеличивается риск возникновения системной красной волчанки и шизофрении соответственно. Однако, как отметили авторы работы, обычно их экспрессия понижена по сравнению с современными вариантами. А значит, естественный отбор понемногу их выбраковывает.