Когда открыли генетическую природу многих заболеваний, а также механизм наследственности, ученые задались простым, и как оказалось, очень перспективным вопросом: "Как же так получается, что комплект генов с таким заболеванием до сих пор не "вымылся" из популяции?" Давайте попробуем перевести этот вопрос с "ученого" на "человеческий" :)
Итак, есть какая-то группа людей, живущая, скажем, изолированно. В один прекрасный (или не очень) день в ней произошла мутация, в результате чего, например, в гене HBB, который контролирует β-цепь гемоглобина А, поменялись нуклеотиды - раньше они кодировали аминокислоту, которая называется глутаминовая кислота, а теперь кодируют валин. У тех людей в популяции, у которых есть такая мутация, вместо нормального гемоглобина образуется видоизмененный, так называемый S-гемоглобин. А этот гемоглобин образует другие связи, и в результате клетка крови, в которую гемоглобин входит - а это эритроцит - получается нестандартной, серповидной формы.
В нашем примере мы разбираем заболевание серповидноклеточная анемия. Оно, кстати, наследуется аутосомно-рецессивно, причем с неполным доминированием. То есть ген серповидности (S) рецессивный, то есть он "слабее" доминантного (А). Но, поскольку у нас неполное доминирование, то у нас может образоваться 3 фенотипа (иначе говоря - три варианта проявленности признака у людей):
- вариант один - когда и от мамы, и от папы человек получил А - нормальный ген, без мутации. Тогда генотип будет АА, а серповидно-клеточной анемии не будет и в помине;
- вариант два - от одного родителя человек получил А - нормальный ген, а от второго - S. Тогда генотип будет АS (доминантный признак пишем вперед), и в этой ситуации количество нормальных, округлых эритроцитов будет примерно равно количеству серповидных;
- вариант три - когда от обоих родителей человек получил S - в этом варианте SS нормальных эритроцитов нет, есть только серповидные.
Ну и так-то - не все ли равно, какой они формы - эти эритроциты? Ну серповидные, не округлые - какая, в сущности, разница? Разумеется, проблема в том, что серповидные эритроциты плохо работают. Они не то, чтобы совсем не переносят кислород и прочее, что должны переносить эритроциты, но делают это порядком менее эффективно, склонны разрушаться, закупоривать сосуды. Люди с такой мутацией более болезненны, хуже переносят инфекционные заболевания, как правило худощавы и менее выносливы. Все эти признаки характерны в основном для людей с генотипом SS, тогда как люди с генотипом АS в целом имеют сниженные показатели, но не столь критично. Некоторые из них вообще узнают о своей особенности только тогда, когда их организм оказывается в ситуации гипоксии - если кислорода мало сниженные показатели эритроцитов становятся очень заметны.
И вот теперь, собственно, возвращаемся к исходному вопросу. Допустим в популяции есть несколько таких людей. Они слабее, чаще болеют, реже доживают до половозрелости, а даже если и доживают - передают с определенной вероятностью свои гены потомству, которое демонстрируют весь этот "не огонь" какой комплект свойств. В нормальной популяции, не отягощенной, скажем, половым отбором, такая аллель должна бы постепенно исчезнуть вообще. И мы не наблюдаем полового отбора (противоположный пол не в восторге от слабых и болезненных обладателей этой мутации, и предпочтений в отношении них не проявляет), зато наблюдаем сохранение этого комплекта генов в популяции и распространение аллели в целом ряде регионов.
Объяснение пришло через другую болезнь - малярию. Напомню, малярия распространяется комаром из рода Anopheles, а возбудитель ее - малярийный плазмодий из типа Споровики. Обратите внимание - это не вирус, не бактерия, не грибок - это одноклеточное животное. Плазмодий попадает к нам в кровь с укусом комара, проходит цикл развития первоначально в гепатоцитах (клетках печени), затем методично разрушает эритроциты. Во всех наших клетках он делится "как не в себя", в результате чего в определенный момент его в крови становится очень много, и комар, решивший попить нашей кровушки, заражается в свою очередь им. Забавно, что половая часть жизненного цикла плазмодия происходит именно в организме комара, а значит именно комар для него является основным хозяином, а мы - промежуточным. Какое неуважение...
Так вот. Было проведено большое исследование в 4 центрах на территории Африки. За период с сентября 2014 по май 2017 в исследование было включено 3483 ребенка. Выяснилось, что дети с нормальным, здоровым геном гемоглобина заражаются чаще, чем те, у кого мутация - 78% против 33%. Что касается течения болезни, если уж ребенок заразился, то тут все сложнее - даже легкие формы малярии переносятся людьми с генотипом SS как большая нагрузка для организма, и смертность в результате у людей с мутацией и без нее одинаковая.
Таким образом, можно сделать вывод - эта мутация достаточно эффективно защищает человека от заражения малярией, но при заражении вступают в силу все те факторы, про которые мы говорили раньше - слабость, низкая выносливость, и течение болезни в любом случае крайне тяжелое. Но в целом малярийному плазмодию эти серповидные эритроциты неудобны, размножаться в них ему не комфортно. Ну или просто ему категорически не нравится формы полумесяца... :)))
Ну и тогда все встает на свои места. Вероятность проявления генотипа SS ниже, чем варианта AS, но при этом вариант AS оказывается достаточно эффективным: и здоровых эритроцитов половина, и есть какая-то устойчивость к малярии. И в регионах, где малярия встречается повсеместно, такой человек, пусть и со сниженной выносливостью, получает репродуктивное преимущество: пока его выносливые собраться с генотипом AA мрут от малярии, он доживает до возраста продолжения рода и оставляет потомство. Да, среди потомства может получиться ребенок с SS, если второй родитель тоже носитель, но это, извините, плата за защиту от малярии.
Вот так одна болезнь может давать защиту от другой - и это не первый и не последний случай, про который стало не так давно известно ученым.