Наука и Техника

Наука И Техника
7 января 2015

10 невероятных способностей, полученных благодаря редким генетическим мутациям

Если сравнивать со многими другими видами, все люди обладают невероятно схожими геномами. Тем не менее даже небольшие изменения в наших генах или окружающей среде могут привести к развитию черт, которые делают нас уникальными. Иногда эти различия проявляются в виде цвета волос, роста или структуры лица, но иногда человек или целый народ получают существенные отличия от других представителей человеческой расы.

Когда уровень холестерина не растет

Хотя большинство из нас не беспокоится об ограничении употребления жареной пищи, яиц или других элементов из списка «повышающей холестерин еды», некоторые люди вообще могут есть все это, не переживая совершенно ни о чем. Независимо от того, что употребляют такие люди, «плохой холестерин» остается практически на нуле.

Эти люди родились с генетической мутацией. Им не хватает рабочих копий гена, известного как PCSK9, и хотя, как правило, родиться с отсутствующим геном — нехорошо, в данном случае есть определенные положительные эффекты.

После того как ученые обнаружили связь между этим геном (или его отсутствием) и холестерином около 10 лет назад, фармацевтические компании начали работать над созданием пилюли, которая будет блокировать PCSK9 у других индивидов. Препарат почти готов к одобрению FDA. В ранних исследованиях испытывавшие его пациенты снижали уровень холестерина на 75%.

Пока ученые обнаружили эти мутации только у нескольких афроамериканцев; у них также на 90% снижен риск развития сердечно-сосудистых заболеваний.

Устойчивость к ВИЧ

Человеческую расу может уничтожить слишком многое: падение астероида, ядерное уничтожение, экстремальное изменение климата — список можно продолжать. Одной из самых страшных угроз остается возможность появления страшных вирусов. Если население поражает новая болезнь, только у некоторых может оказаться иммунитет. К счастью, у нас есть факты, что у определенных людей есть устойчивость к определенному виду заболеваний.

Возьмем, к примеру, ВИЧ. У некоторых людей есть генетическая мутация, которая отключает их копии белка CCR5. ВИЧ использует этот белок как дверь в клетку человека. Поэтому если у человека нет CCR5, ВИЧ не может проникнуть в его клетки, и у человека крайне мало шансов заболеть.

Ученые говорят, что люди с такой мутацией скорее устойчивы, чем совершенно невосприимчивы к ВИЧ. Некоторые люди без этого белка получили и даже умерли от СПИДа. По всей видимости, некоторые необычные виды ВИЧ выяснили, как использовать другие белки, чтобы проникать в клетки. Именно изобретательность вирусов пугает нас больше всего.

Устойчивость к малярии

Те, кто обладает особенно высокой устойчивостью к малярии, являются носителями другой смертельной болезни: серповидноклеточной анемии. Конечно, мало кто захотел бы обладать устойчивостью к малярии, чтобы умереть преждевременно от плохих клеток крови, но это наглядная ситуация того, когда наличие серповидноклеточной анемии окупается. Чтобы понять, как это работает, мы должны изучить основы обеих болезней.

Малярия — это тип паразита, переносимого комарами, который может привести к смерти (порядка 660 000 человек в год умирает от малярии) или сделать очень плохо. Малярия делает свою грязную работу, вторгаясь в красные кровяные клетки и воспроизводясь в них. Спустя несколько дней, новые паразиты малярии вырываются из населенной кровяной клетки, разрушая ее. Затем проникают в другие эритроциты. Этот цикл продолжается, пока паразитов не остановит лечение, защитные механизмы организма или смерть. Этот процесс приводит к потере крови и ослабляет легкие и печень. Также он увеличивает свертываемость крови, что может спровоцировать кому.

Серповидноклеточная анемия вызывает изменения в форме и составе красных кровяных клеток, им сложнее проходить через поток крови и получать нормальное количество кислорода. Кроме того, из-за мутации клеток, они мешают малярийному паразиту, ему сложнее проникать в клетки крови. Таким образом, люди с серповидноклеточной анемией естественным путем защищены от малярии.

Вы можете получить антималярийные преимущества и без больных клеток, пока носите серповидноклеточный ген. Чтобы получить серповидноклеточную анемию, человек должен унаследовать две копии мутантного гена, по одному от каждого родителя. Если он получает только один, у него будет достаточно ненормального гемоглобина, чтобы противостоять малярии, но полноценная анемия никогда не разовьется.

Терпимость к холоду

Эскимосы и другие группы людей, которые живут в экстремально холодных условиях, приспособились к чрезвычайному образу жизни. Научились эти люди выживать в таких условиях или просто по-другому устроены биологически?

Жители холодных мест проявляют отличные физиологические реакции на низкие температуры, если сравнивать с теми, кто живет в более мягких условиях. Кроме того, похоже на то, что должен хотя бы частично присутствовать генетический компонент в этом приспособленчестве; потому что даже если кто-то другой переберется в холодную окружающую среду и будет жить там в течение многих десятилетий, его тело никогда не достигнет того же уровня адаптации, как местные жители, которые живут в таких условиях поколениями. Ученые выяснили, что коренные сибиряки лучше приспособлены к холоду даже по сравнению с русскими, живущими в их обществе.

Частично эта адаптация объясняет, почему коренные австралийцы могут спать на земле холодными ночами (без одеяла и одежды) и чувствуют себя замечательно; и почему эскимосы большую часть своей жизни могут жить при отрицательной температуре.

Человеческое тело больше приспособлено к жизни в тепле, чем в холоде, поэтому удивительно, что люди вообще могут жить на морозе, не говоря уж о процветании.

Привыкшие к высоте

Большинство альпинистов, которые взбирались на Эверест, не сделали бы это без помощи первопроходцев. Шерпы зачастую идут впереди авантюристов, устанавливая веревки и лестницы. Нет никаких сомнений в том, что тибетцы и непальцы физически чувствуют себя лучше на высоте. Но что конкретно позволяет им активно работать в бескислородных условиях, когда остальные ребята просто хотят остаться в живых?

Тибетцы живут на высоте выше 4000 метров и привыкли дышать воздухом, который содержит на 40% меньше кислорода, чем на уровне моря. На протяжении веков их тела развивались, компенсируя недостаток кислорода, разрабатывая большие легкие и грудь, чтобы можно было вдыхать больше воздуха с каждым вдохом.

В отличие от живущих в равнинах людей, тела которых вырабатывают больше красных кровяных телец в условиях пониженного кислорода, на высоте люди эволюционировали, делая прямо противоположное: производят меньше кровяных тел. Дело в том, что хотя увеличение числа красных кровяных тел могут временно помочь человеку увеличить приток кислорода в тело, со временем они набиваются в крови и приводят к образованию сгустков, которые могут быть смертельно опасными. В дополнение к этому, шерпы обладают хорошим кровотоком в мозгу и в целом менее восприимчивы к высотной болезни.

Даже проживая на более низких высотах, тибетцы по-прежнему поддерживают эти черты; ученые обнаружили, что многие из этих адаптаций являются не просто фенотипическими отклонениями (то есть почему-то не обращаются на малых высотах), а генетической адаптацией. На участке ДНК, известном как EPAS1, произошло одно генетическое изменение, которое кодирует регуляторный белок. Этот белок обнаруживает кислород и контролирует производство красных кровяных клеток, объясняя, почему тибетцы не перепроизводят красные кровяные клетки, когда лишаются кислорода, в отличие от обычных людей.

Народ Хань, равнинные родственники тибетцев, не разделяют эти генетические характеристики. Эти две группы разделены примерно тремя тысячами лет, что говорит о том, что эти адаптации произошли порядка 100 поколений назад — это относительно короткое время в рамках эволюции.

Иммунитет к расстройствам мозга

Если нужны еще какие-либо причины, чтобы избежать каннибализма, есть друг друга — не очень здорово. Народ форе из Папуа-Новой Гвинеи показал нам это в середине 20 века, когда его племя пережило эпидемию куру — дегенеративного и смертельного заболевания мозга, которое распространилось, когда люди ели друг друга.

Куру — это заболевание, связанное с расстройством Крейтцфельда-Якоба у людей и губчатой энцефалопатией (коровьим бешенством) у рогатого скота. Как и все прионные заболевания, куру опустошает мозг, наполняя его губчатыми отверстиями. Инфицированный страдает снижением памяти и интеллекта, изменением личности и судорогами. Иногда люди могут жить с прионной болезнью в течение многих лет, но в случае с куру страдающий, как правило, умирает в течение года. Важно отметить, что, хотя и очень редко, человек может унаследовать эту болезнь. Чаще она передается при употреблении в пищу зараженного человека или животного.

Изначально атропологи и врачи не понимали, почему куру распространяется по всему племени форе. Наконец, в конце 1950-х, было обнаружено, что инфекция передается на погребальных пирах, где члены племени употребляют своих умерших родственников из уважения. В ритуале принимают участия женщины и дети. Соответственно, они оказываются в числе наиболее пострадавших. Перед тем как подобная практика погребения была запрещена, в некоторых деревнях форе почти не осталось девушек.

Но не все, кто столкнулся с куру, умер от этого заболевания. У выживших оказались изменения в гене под названием G127V, которые делали их иммунными к заболеваниям мозга. Теперь этот ген широко распространился по форе и окружающим народ людям.

«Золотая кровь»

Хотя вы, наверное, слышали о крови О-типа как об универсальной крови, которую может получить каждый, все не так просто. Вся система гораздо сложнее, чем любой из нас может представить.

Есть восемь основных типов крови (первая, вторая, третья, четвертая или A, AB, B и O, каждая из которых может быть положительной или отрицательной), в настоящее время известно 35 групп кровяных систем с миллионами вариаций в каждой системе. Кровь, которая не попадает в систему ABO, считается редкой, и людям с такой кровью весьма трудно найти подходящего донора, если понадобится переливание.

Тем не менее есть редкая кровь, а есть очень редкая кровь. Самый необычный вид крови из известных сейчас — это Rh-нуль, или резус-нуль. Как следует из названия, такая кровь не содержит никаких антигенов в системе Rh. Нет ничего редкого в том, что человеку недостает определенных антигенов Rh. К примеру, люди без антигена Rh D обладают «отрицательной» кровью (т. е. A-, B- или O-). Тем не менее весьма необыкновенно совсем не иметь антигенов Rh. Так необычно, что ученые насчитали только около 40 лиц на планете с кровью нулевого резуса.

Что делает эту кровь интересной, так это то, что она совершенно превосходит кровь O-типа в смысле универсальности, поскольку даже O-отрицательная кровь не всегда совместима с другими типами редкой отрицательной крови. Rh-нуль, однако, совместима почти с любым типом крови. Дело в том, что при переливании наши тела, скорее всего, будут отказываться от любой крови, которая содержит антигены, которыми мы не располагаем. А поскольку резус-нулевая кровь имеет ноль антигенов A или B, ее можно переливать практически всем.

К сожалению, есть только девять доноров этой крови в мире, поэтому ее используют только в экстремальных ситуациях. Врачи называют эту кровь «золотой». Иногда они даже разыскивают анонимных доноров, чтобы попросить образец такой крови. Проблема в том, что если таким донорам самим понадобится кровь, им придется выбирать только из восьми оставшихся доноров, а это едва ли возможно.

Кристально чистое подводное зрение

Глаза большинства животных предназначены, чтобы видеть вещи под водой или в воздухе — но не в обеих средах. Глаз человека, конечно, адаптирован, чтобы видеть объекты в воздухе. Когда мы открываем глаза под водой, все выглядит размыто. Это происходит потому, что вода имеет аналогичную плотность с жидкостями в глазах, что ограничивает количество преломленного света, который может попадать в глаз. Низкий уровень отражает и приводит к нечеткому зрению.

Группа людей, известная как мокен, умеет ясно видеть под водой даже на глубине до 22 метров.

Мокен проводят восемь месяцев в году на лодках или в домах на сваях. На землю они сходят только за предметами первой необходимости, которые приобретают по бартеру, за еду или ракушки из океана. Они собирают морские ресурсы, используя традиционные методы, никаких удочек, масок или подводного снаряжения у них нет. Дети отвечают за сбор пищи, моллюсков и морских огурцов со дна моря. Из-за постоянного выполнения таких задач глаза людей приспособились изменять форму под водой, чтобы увеличивать отражаемость света. Таким образом, даже дети могут отличать съедобные моллюски от обычных камней, даже будучи глубоко под водой.

Эксперименты показали, что дети мокен видят в два раза лучше под водой, чем обычные европейские дети. Однако, поскольку это пример адаптации, каждый из нас может обзавестись умением народа мокен.

Сверхплотные кости

Старение неизбежно сопряжено с появлением массы физических проблем. Общий пример — остеопороз, потеря костной массы и плотности. Он приводит к неизбежным переломам костей, сломанным бедрам и выступающим горбам. Тем не менее группа людей обладает уникальным геном, в котором скрыт секрет лечения остеопороза.

Этот ген был найден у населения африканеров (южноафриканцев с голландским происхождением). Он приводит к тому, что люди наращивают массу костной ткани на протяжении всей жизни, а не теряют ее. Если конкретнее, это мутация в гене SOST, который контролирует белок (склеростин), регулирующий рост костей.

Если африканер наследует две копи мутантного гена, он получает расстройство склеростеоз, который приводит к разрастанию костной ткани, гигантизму, парезу лица, глухоте и ранней смерти. Понятно, что это расстройство хуже остеопороза. Но если африканер наследует только одну копию гена, он просто получает плотные кости на всю жизнь.

Хотя в настоящее время преимуществами этого гена пользуются только гетерозиготные его носители, ученые изучают ДНК африканеров в надежде найти способы обратить остеопороз вспять и другие скелетные расстройства. Основываясь на уже полученных знаниях, ученые начали клинические испытания ингибитора склеростина, который способен стимулировать образование костной ткани.

Нужно немного поспать

Если вам когда-нибудь казалось, что у некоторых людей больше часов в сутках, чем у вас, вполне возможно, что так и есть. Дело в том, что бывают необычные люди, которым достаточно шесть или меньше часов сна ежедневно. И они не страдают от этого, в то время как остальные готовы все отдать хотя бы за дополнительный часок дремы.

Эти люди совсем не обязательно должны быть крепче нас и они не тренировались «держаться». У них может быть редкая генетическая мутация гена DEC2, которая приводит к тому, что им физиологически нужно меньше сна, чем среднестатистическому человеку.

Если обычные люди будут спать по шесть или меньше часов, они начнут испытывать негативные последствия почти сразу. Хроническое недосыпание может привести даже к проблемам со здоровьем, в том числе повышенному кровяному давлению и болезням сердца. У людей с мутацией гена DEC2 нет никаких проблем, связанных с уменьшением сна.

Эта генетическая аномалия встречается крайне редко — менее чем у 1% людей, которые утверждают, что им не нужно много спать. Вряд ли вы входите в их число.

По материалам: http://hi-news.ru/