Если вам поставили диагноз «депрессия», вы не можете бросить курить или вас преследует тревога без видимых причин – возможно, ключ к разгадке лежит не в детских травмах и не в стрессе на работе, а в геноме, полученном от предков, которые охотились на мамонтов. Ученые из Университета Вандербильта провели крупнейший на момент публикации анализ связи неандертальских генов с заболеваниями современных людей и обнаружили: архаичное ДНК продолжает незримо управлять нашим поведением и здоровьем. Подробнее – на Cronos.Asia.
Встреча, изменившая геном человечества
Около 50 000 лет назад Homo sapiens, выйдя из Африки, столкнулись в Европе и Азии с неандертальцами (Homo neanderthalensis). Долгое время считалось, что два вида просто сосуществовали, а потом архаичные гоминиды сами по себе вымерли, не оставив следа. Однако расшифровка неандертальского генома в 2010 году перевернула эту картину: выяснилось, что оба вида скрещивались, и это скрещивание оставило в наших клетках вполне материальный след.
Сегодня у большинства людей неафриканского происхождения от 1 до 4% генома восходят к неандертальцам, согласно оценкам генетиков. Для тех, кто живет в Европе или Азии, это не просто статистика – это живое наследие, которое ежедневно влияет на работу иммунной системы, кожи, мозга и психики.
Исследование: 28 416 человек и 135 000 генных вариантов
Именно такими цифрами оперирует ключевая работа по теме – исследование Корин Симонти и Джона Капры, опубликованное в феврале 2016 года в журнале Science. Ученые из Университета Вандербильта обратились к базе данных eMERGE (Electronic Medical Records and Genomics Network) – консорциуму, объединяющему генетические данные и медицинские истории болезни пациентов из девяти академических медицинских центров США.
В геномах 28 416 взрослых европейского происхождения исследователи идентифицировали более 6 000 гаплотипов (генетических комплексов), унаследованных от неандертальцев. В итоге оказалось, что в современном человеческом геноме содержится около 135 000 генных вариантов неандертальского происхождения. Затем с помощью статистических методов ученые сопоставили «архаичные» участки ДНК с более чем 1 000 клинически значимых фенотипов – то есть диагнозов и состояний, зафиксированных в электронных медицинских картах.
Результат оказался неожиданно богатым: неандертальские аллели оказались значимо связаны с 12 группами заболеваний и состояний, включая неврологические, психиатрические, иммунологические и дерматологические нарушения.
Депрессия, тревога и расстройства настроения
Одним из самых резонансных выводов стала связь неандертальского ДНК с депрессией и расстройствами настроения. Согласно расчетам ученых, неандертальские аллели объясняют около 1,06% вариации риска депрессии и 0,68% – для расстройств настроения в целом. Цифры кажутся небольшими, но с точки зрения генетики популяционного уровня это значительный вклад одного-единственного исторического события – скрещивания двух видов.
Важно понимать: не все «неандертальские» варианты действуют одинаково. Часть аллелей повышает риск депрессии, другие – наоборот, снижают. Это означает, что архаичное наследство не является однозначным приговором: все зависит от конкретной комбинации генов, которую получил тот или иной человек. Как отметил Джон Капра в комментарии для Psychiatric News:
«Клиническая значимость этих ассоциаций существенно варьируется». Иными словами, носительство неандертальских генов не означает автоматической предрасположенности к болезни – это лишь один из факторов в сложном уравнении.
Особый механизм был выявлен для депрессий, связанных с нарушением суточного ритма. Исследование журнала «Наука и жизнь» поясняет: ряд неандертальских гаплотипов влияет на циркадные ритмы – биологические часы организма. Когда эти часы сбиваются (из-за сменной работы, постоянного искусственного освещения или перелетов через часовые пояса), у носителей соответствующих генов с большей вероятностью развивается подавленное состояние. Это делает их особенно уязвимыми в условиях современного городского образа жизни.
Никотин, тромбы и кожа: полная картина наследства
Депрессия – лишь часть картины. Среди других значимых ассоциаций, установленных в исследовании Симонти и Капры, – никотиновая зависимость, гиперкоагуляция крови и актинический кератоз (предраковое поражение кожи).
Никотиновая зависимость оказалась связана с неандертальским вариантом гена, кодирующего белок SLC6A11 – транспортер нейромедиатора ГАМК (гамма-аминомасляной кислоты). По данным International Business Times, никотин нарушает ГАМКергическую сигнализацию и снижает экспрессию SLC6A11. Носители неандертальского варианта этого гена могут быть физиологически более предрасположены к зависимости от табака – их мозг буквально по-другому реагирует на никотин.
С гиперкоагуляцией ситуация поучительна с эволюционной точки зрения: ген, ускоряющий свертывание крови, был жизненно полезен для неандертальцев – он спасал от смерти при охотничьих ранениях. Сегодня тот же ген повышает риск тромбозов и инсультов у его носителей – просто потому, что мы живем дольше и в совершенно иных условиях.
Схожая логика работает с кожей: неандертальский гаплотип, адаптировавший кожу к условиям доисторической Европы с ее холодом и слабым ультрафиолетом, сегодня провоцирует актинический кератоз – поражение, вызванное, напротив, избыточным солнечным излучением. Вклад неандертальских аллелей в риск этого заболевания составляет 2,49% – наиболее высокий показатель среди всех исследованных состояний.
Цифры и факты: что говорит наука
Ключевые количественные данные исследования Симонти и Капры:
28 416 человек – размер выборки: взрослые европейского происхождения из базы eMERGE
135 000 генных вариантов неандертальского происхождения выявлено в современном геноме
6 000+ гаплотипов неандертальского происхождения идентифицировано в выборке
12 групп заболеваний и состояний значимо ассоциированы с неандертальскими аллелями
1-4% генома у людей неафриканского происхождения восходит к неандертальцам
1,06% – вклад неандертальских аллелей в вариацию риска депрессии
0,68% – вклад в вариацию риска расстройств настроения в целом
2,49% – вклад в вариацию риска актинического кератоза (максимальный показатель)
~30 000 лет назад – время исчезновения неандертальцев
2022 год – повторный анализ в журнале Translational Psychiatry (Nature) на базе UK Biobank подтвердил связь неандертальских вариантов с поведенческими фенотипами: болью, хронотипом, курением и употреблением алкоголя
Почему «плохие» гены выжили: эволюционный парадокс
Закономерный вопрос: если эти гены вредны, почему естественный отбор не избавил нас от них? Ответ ученых прост: они не были вредными. Каждый из них решал конкретную задачу выживания в конкретных условиях – будь то суровый климат доисторической Европы, угроза кровопотери на охоте или необходимость противостоять незнакомым патогенам новых территорий. Проблема возникла позже – когда среда изменилась радикально, а гены остались прежними.
Как поясняет Тони Капра: «Возможно, часть неандертальских аллелей давала преимущество ранним популяциям Homo sapiens, когда те выходили из Африки, но стала вредоносной в условиях современного западного образа жизни».
Это классический эволюционный парадокс: то, что спасало жизнь на охоте, сегодня может вести к тромбозу; то, что помогало регулировать сон у пещерного человека, теперь дает сбои при круглосуточном освещении офисов.
Не менее важно и то, что неандертальское наследство – не только бремя. Три архаичных варианта генов иммунной системы, унаследованных от неандертальцев, защищают от ряда грибков, паразитов и бактерий. В доисторической Европе это было критически важно для выживания. В современном мире те же гены становятся причиной аллергий – особенно у жителей развитых стран, чья иммунная система лишена привычных «врагов».
2022 год: новое исследование Nature уточняет картину
Спустя шесть лет после пионерской работы Симонти и Капры группа ученых под руководством Михаэля Даннемана опубликовала в журнале Translational Psychiatry (Nature) уточненный анализ на базе UK Biobank – одного из крупнейших биомедицинских репозиториев мира. Результаты оказались одновременно и подтверждающими, и более осторожными.
С одной стороны, авторы 2022 года не обнаружили статистически значимого обогащения неандертальских вариантов непосредственно в категориях психических или неврологических заболеваний – то есть прямой связи «неандертальский ген = психическое расстройство» доказать не удалось. С другой стороны, исследование подтвердило убедительные ассоциации с поведенческими фенотипами: болевой чувствительностью, хронотипом и качеством сна, тягой к курению и употреблением алкоголя. В некоторых случаях именно неандертальские варианты демонстрировали наиболее сильную связь с этими характеристиками среди всех изученных геномных участков.
Таким образом, научная картина постепенно обретает нюансы: не «неандертальские гены вызывают депрессию», а «неандертальские гены меняют поведение и реакции, которые при определенных обстоятельствах повышают риск психических расстройств».
Что это значит для каждого из нас
Практический вывод из этих исследований неоднозначен. Носительство неандертальских вариантов – не диагноз и не приговор. Это один из многих факторов, складывающихся в общую картину предрасположенности. Как подчеркивают российские ученые, гены определяют лишь около 50% предрасположенности к депрессии и тревоге, остальное зависит от среды, образа жизни и жизненного опыта.
Однако понимание эволюционных корней психических расстройств открывает новые пути для их изучения и лечения. Если знать, какой именно неандертальский вариант гена вовлечен в нарушение ГАМКергической сигнализации или регуляцию циркадных ритмов, можно разрабатывать более точные терапевтические мишени.
Именно эту перспективу подчеркивал Капра: «Мы надеемся, что это приведет к лучшему пониманию того, как эволюционировали люди и что влияет на то, как мы болеем».
Так что в следующий раз, когда вам будет особенно тоскливо поздним зимним вечером или непреодолимо захочется закурить – возможно, это говорит не ваша слабость воли, а ваш неандертальский предок, который 50 000 лет назад выжил именно благодаря этим генам. Правда, теперь они работают немного не по тому сценарию.