Повлияла ли Черная смерть на геном человека?
Исследование ДНК людей из средневекового Кембриджа не обнаружило признаков генов, которые помогли людям выжить во время чумы, что ставит под сомнение более раннее исследование.
Черная смерть обрушилась на Кембридж (Англия) в 1349 году. Трупы накапливались так быстро - в Европе умирало до шести из десяти человек, - что могильщики не успевали справляться, и многие останки оказались в массовых захоронениях. Но несмотря на тяжелые потери, эта эпидемия бубонной чумы, похоже, не оказала долгосрочного влияния на геномы жителей Кембриджа, говорится в исследовании, опубликованном 17 января в журнале Science Advances. Полученные результаты противоречат громкой статье Nature 2022 года, в которой были обнаружены варианты генов иммунитета, усиленных у людей, переживших эпидемию, что позволило предположить, что эти варианты могли иметь защитный эффект.
"Поскольку это столь разрушительное событие, люди, естественно, ожидают, что оно оставит какие-то генетические следы", - говорит Руоюнь Хуэй, популяционный генетик из Кембриджского университета, которая была одним из руководителей последнего исследования. "Мы не нашли особых доказательств, подтверждающих адаптацию иммунных реакций".
Геном человека испещрен шрамами древних эпидемий и есть веские доказательства того, что варианты генов, распространенные в разных популяциях, помогали их предкам выживать при инфекциях - и передавать эти полезные варианты своим детям. Однако связать такие изменения с конкретными эпидемиями заболеваний, такими как Черная смерть, оказалось непросто. По словам Луиса Баррейро, генетика человеческих популяций из Чикагского университета, естественный отбор действует на протяжении многих поколений, и влияние одной вспышки бывает особенно трудно увидеть в небольшом количестве геномов древних людей, которые обычно доступны.
В исследовании 2022 года группа Баррейро изучила сотни геномов древних людей из Лондона и Дании. Исследователи выявили более 200 вариантов иммунных генов, которые стали либо более, либо менее распространенными у людей переживших Черную смерть, по сравнению с теми, кто умер до или в годы чумы. В лабораторных исследованиях варианты одного гена, называемого ERAP2, помогали иммунным клеткам бороться с вызывающей чуму бактерией Yersinia pestis.
Чтобы понять, как чума могла повлиять на геномы людей в других регионах, специалисты под руководством Хуэй секвенировали геномы 275 человек из средневекового и постсредневекового Кембриджа и окрестных деревень. Однако в группе из 70 наиболее полных геномов исследователи обнаружили мало признаков естественного отбора после эпидемии Черной смерти. Около 10% из 245 вариантов иммунитета, которые команда Баррейро обнаружила у лондонцев, изменили свою частоту в кембриджской когорте. Но из 22 вариантов генов 10, которые, по-видимому, помогали людям пережить Черную смерть в Кембридже, стали менее распространенными в Лондоне, или наоборот.
Группа Хуэй не обнаружила никаких изменений в частоте встречаемости вариантов ERAP2, защищающих от чумы. Вариант другого гена, защищающего от проказы, стал встречаться несколько чаще после Черной смерти, но эта связь не соответствовала статистическому порогу, обычно применяемому в геномных исследованиях. Хуэй полагает, что все еще возможно, что чума повлияла на эволюцию иммунных генов таким образом, что исследование не смогло этого обнаружить. "Но на данном этапе делать далеко идущие выводы несколько преждевременно".
Иэн Матисон, популяционный генетик из Пенсильванского университета, не удивлен тем, что Черная смерть, похоже, не изменила геномы жителей Кембриджа. В препринте, опубликованном в 2023 году, Матисон и его коллеги выявили, по их мнению, аналитические недостатки в исследовании Баррейро. Исправив их, они обнаружили, что выявленные варианты больше не соответствуют статистическому порогу, используемому в полногеномных исследованиях, позволяющих избежать ложных ассоциаций.
Тем не менее, Баррейро поддерживает свои выводы, в частности интерпретацию роли ERAP25. Отдельное эпидемиологическое исследование показало, что варианты этого гена защищают от респираторных инфекций. А в другом препринте 2023 года исследователи обучили модель глубинного обучения выявлять естественный отбор в древних геномных данных и обнаружили признаки того, что два варианта ERAP2 подвергались отбору в последние 2000 лет - период, включающий не только Черную смерть, но и другие эпидемии чумы. "Как только начинаешь собирать все эти части воедино, появляется весомая аргументация в пользу отбора", - утверждает Баррейро.
В конечном счете, спор идет о временных масштабах. "Лично я считаю, что одна эпидемия вряд ли что-то поменяла бы, - говорит Матисон, - но повторяющиеся эпидемии и пандемии, безусловно, могли бы". Для получения точных ответов о влиянии Черной смерти - или любой другой эпидемии в прошлом - потребуются тысячи геномов древних людей, а может, и больше, соглашаются исследователи. "Я не думаю, что этот вопрос будет решен окончательно и удовлетворит всех, пока мы не достигнем гораздо, гораздо больших размеров выборки", - считает Баррейро.
