Гены устойчивости к сигаретным токсинам и канцерогенам оказались очень древними

Гены, которые обеспечивают людям устойчивость к вредным продуктам сгорания топлива и вредным веществам сигаретного дыма, могут быть теми же генами, которые помогали нашим далеким предкам справляться с древними токсинами. Статья об этом опубликована в издании The Quarterly Review of Biology.

«Мы предполагаем, что адаптация к древним болезнетворным микроорганизмам и токсинам, находящимся в воздухе, может в некоторых случаях защищать нас сегодня от новых вредных факторов, таких как дым сигарет и выхлопы машин», — пишут авторы статьи, Бен Трамбл из Университета штата Аризона и Калеб Финч из Университета Южной Калифорнии. Они провели подробное исследование человеческого экспосома — взаимодействия генов и факторов окружающей среды, с которыми человек сталкивался на протяжении своей эволюции. Каждый новый экологический фактор представлял собой уникальную угрозу для Homo sapiens и устранялся с помощью различных генов, связанных с иммунитетом.

Так, когда Африка к югу от Сахары превратилась из леса в саванну, обитающие там предки человека регулярно вдыхали минеральную пыль и аэрозольные частички фекалий стадных животных. С открытием огня иммунитету пришлось справляться с воздействием токсинов сгорающей древесины и обуглившегося мяса. Позже, когда охота и собирательство уступили место сельскому хозяйству, люди подверглись атаке аллергенов и токсинов, продуцируемых домашними животными и плохими санитарными условиями в жилых помещениях.

Ученые обнаружили, что некоторые гены дают эволюционные преимущества в течение длительных периодов эволюции и в меняющихся условиях. Например, древние люди стали устойчивыми к дыму костров и веществам подгоревшей еды благодаря гену AHR, который кодирует рецепторы ароматических углеводов. «AHR играет важную роль в детоксифицирующей реакции на современный бытовой дым, — пишут исследователи. — Мы предполагаем, что генетическая адаптация к древним токсинам, переносимым по воздуху, может сыграть важную роль в смягчении последствий современных воздействий, в том числе быть важным фактором долгожительства некоторых пожилых курильщиков».

Многие другие важные для нейтрализации токсинов гены со временем теряли свои преимущества или становились слишком зависимы от внешних условий. Так случилось с геном APOE, кодирующим важное для липидного и холестеринового обмена вещество — аполипопротеин А. Наиболее древняя изоформа этого белка, которая была у наших пращуров, обеспечивала высокую выживаемость в среде с повышенной частотой инфекционных заболеваний. Но она также негативно влияет на старение артерий и головного мозга, приводит к развитию болезни Альцгеймера и непосредственно связана с сокращением продолжительности жизни.

Более новые изоформы не оказывают столь неблагоприятного влияния на сосуды, но и не способствуют адаптации к инфекциям. Древний вариант APOE все еще циркулирует в человеческой популяции и может восстановить свое значение, если глобальное потепление будет способствовать эпидемиям.

Понимание значения таких генетических адаптаций — ключ к решению будущих проблем здравоохранения. Исследователи уверены, что изучение этих механизмов поможет узнать, как поменяются здоровье и продолжительность человеческой жизни в условиях глобального потепления.

Ранее ученые определили гены, связанные со снижением и потерей слуха у пожилых людей, а также назвали гены, вовлеченные в развитие шизофрении.