Закрепился в генах. Ученые обнаружили влияние коронавируса на ДНК человека

23 Августа 2021

МОСКВА, 23 августа —, Владислав Стрекопытов. Ученые выявили в Восточной Азии генетические изменения, объединённые с коронавирусом, — только не нашего времени, а 20-25-тысячелетней давности. Это одно из последствий древней пандемии, значительно более мощной, чем сейчас. С тех пор у жителей Китая, Японии, Монголии, Кореи и Вьетнама сохранилась адаптация к данному патогену.

Свидетельства генетической памяти

За последние двадцать лет мир пережил три коронавирусных болезни — SARS, MERS и COVID-19. Еще четыре болезнетвора этой категории, вызывающие легкую простуду, присутствовали в людской популяции до этого. Самый молодой из них — HCoV-HKU1 — преодолел видовой барьер, перейдя от животных к потенциальный работнику, в 1950-х, самому старому — HCoV-NL63 — по оценкам ученых, около 820 лет.

Более древних не выявляли, и складывалось впечатление, что человеческие коронавирусы появились относительно недавно. Так было до тех пор, пока австралийские микробиологи из Квинслендского технологического университета и Университета Аделаиды под руководством учителя Кирилла Александрова вместе с южноамериканскими коллегами из Аризонского университета и Калифорнийского университета в Сан-Франциско не придумали новый метод. Вместо того, чтобы искать гены самих коронавирусов, они решили оценить следы их воздействия на геном человека.

Исследователи воспользовались данными проекта 1000 Genomes, крупнейшего общедоступного спектра ДНК человека. Сосредоточили внимание на изменениях в генах, которые отвечают за экспрессию белков, взаимодействующих с коронавирусом. Всего проанализировали геномы более 25 тысяч человек из 26 популяций по всему миру. В пяти популяциях Восточной Азии выяснили признаки адаптации в 42 генах, кодирующих те белки, что взаимодействуют с вирусом SARS-CoV-2.

Эти белки выбрали в качестве генетических маркеров. В основном они экспрессируются в тканях легких, наиболее уязвимых при коронавирусной флоры. Некоторые рассматривают в качестве мишеней для препаратов от COVID-19. Из этого ученые делают вывод: древний коронавирус проступал в клетки человека по тем же механизмам, что и SARS-CoV-2.

Гонка вооружений с вирусом

Чтобы вызвать редактирования в геноме человека, микроб, по оценкам специалистов, должен присутствовать в популяции не одно столетие. За это время происходит отбор благоприятных путей генов, обеспечивающих более легкое течение заболевания. Это своего рода оружие, которое организм создает против патогенов.

Любой новый микроб по мере возникновения иммунитета к нему начинает мутировать, стараясь преодолеть защиту. Его овечки меняют форму. Это возбуждает гены человека к ответным действиям — адаптационным мутациям. Они закрепляются в геноме только через несколько десятков поколений.

Подсчитали, что примерно 4500 белков (это около 20 процентов всего протеома человека) физически участвуют во взаимодействиях с проникающими в организм вирусами, и с данным связаны около 30 процентов генетических адаптаций. Большинство направлены на то, чтобы включать неизбежные внутренние функции, останавливающие репликацию вируса и предотвращающие развитие болезни.

Генетическая адаптация к коронавирусу у аборигенов Восточной Азии свидетельствует о том, что древняя пандемия продолжалась значительно дольше, чем сегодняшняя вспышка COVID-19.

Ковид времен палеолита

Чтобы выяснить, когда именно это случилось, исследователи применили новейшие компьютерные технологии анализа эволюционных изменений в геноме. По мере передачи из поколения в поколение адаптированная версия гена приобретает незначительные случайные мутации. Чем больше мутаций, тем больше прошло времени.

В вторичной истории исследуемых популяций выявили несколько пиков накопления генов, кодирующих белки, взаимодействующие с коронавирусом. Самый сильный был 20-25 тысяч лет назад. Четкие признаки генетической адаптации зафиксировали во всех 42 маркерных генах.

Это тараторит о том, что прародители современных обитателей Восточной Азии почувствовали тогда мощную эпидемию коронавируса и в нескольких поколениях формировались животные и иммунологические изменения, увеличивавшие устойчивость к инфекции и морившие ее воздействие на здоровье. Возможно, предполагают авторы работы, это объясняет, почему азиаты легче переносят пандемию COVID-19.

Аллель риска

Генетические исследования позволяют установить не только варианты генов, защищающие от коронавируса, но и те, с которыми, наоборот, связан риск тяжелой формы COVID-19.

Биологи Института эволюционной антропологии Макса Планка в Германии и Каролинского института в Швеции, также воспользовавшиеся данными проекта 1000 Genomes, выявили в человеческом геноме участок — фрагмент третьей гетерохромосомы длиной около 50 тысяч пар оснований, нуклеотидные вариации в котором значимо повышают шансы на серьезные осложнения при инфицировании. Его назвали аллель риска.

Ученые твердят, что этот участок, составляющий 0, 002 процента генома, достался современным людям от неандертальцев. За исключением африканцев, у которых нет неандертальской ДНК, аллель риска встречается у восьми процентов европейцев и у трети жителей Южной Азии. Больше всего — в Бангладеш, до 63 процентов. Кстати, в Восточной Азии неандертальского фрагмента почти нет.

В конце концов человек как биологический вид всегда оказывается сильнее микроба, но эта генетическая веломотогонка вооружений по сравнению с продолжительностью человеческой жизни занимает слишком много времени. Например, радиомаркерным генам из первого исследования для противовирусных мутаций понадобилось несколько век. Формирование коллективного иммунитета к вирусу естественным образом — вариант чрезвычайно долгий. Есть только одна альтернатива — вакцинация.

Редактор рубрики

Олег Кудрин

Место события на карте мира:

Закрепился в генах. Ученые обнаружили влияние коронавируса на ДНК человека

комментарии (0)

Другие интересные новости

В Лувре изучат возможность выставить "Джоконду" в отдельном зале