Strona główna > biologia, ewolucja, medycyna, nauka > Mleko, malaria i mukowiscydoza

Mleko, malaria i mukowiscydoza

Styczeń 13, 2007 Dodaj komentarz Go to comments

Praktycznie wszystkie geny w populacji występują w więcej niż jednym wariancie (allelu). Zjawisko to nazywane jest polimorfizmem. Jednym z mechanizmów utrzymujących polimorfizm w populacji jest naddominacja. Polega ona na tym, że heterozygota (osobnik, u którego występują dwa różne allele danego genu) jest lepiej dostosowana od homozygot. Podręcznikowym przykładem jest wspomniany w poprzednim wpisie polimorfizm genu kodującego hemoglobinę – homozygoty produkujące wyłącznie zmutowaną hemoglobinę S (HbSHbS) chorują na anemię sierpowatą, homozygoty produkujące wyłącznie zwykłą hemoglobinę A (HbAHbA) zapadają na malarię, ale heterozygoty (HbSHbA) nie mają anemii i nie chorują na malarię. Istnieje kilka innych polimorfizmów, które niektórzy wiążą z naddominacją, choćby przywołany poprzednio polimorfizm antygenu Duffy czy mutacje w białku PrP, ale u człowieka tylko przykład anemii sierpowatej i jej związku z malarią nie budzi żadnych wątpliwości. Ostatnio opisano kilka przypadków występowania przewagi heterozygot w genach związanych z płodnością u owiec.

Jedną z najczęściej występujących wśród Europejczyków chorób genetycznych jest mukowiscydoza. W jej wyniku organizm powoduje nadmiernie gęsty i lepki śluz, co skutkuje skłonnością do zapaleń płuc i oskrzeli, oraz zaburzeniami trawienia. Pot chorych zawiera podwyższone stężenie chloru i sodu. Wzmianki o słonym pocie dzieci pojawiają się w literaturze od dawna. W średniowieczu uważano, że słony pot oznacza, że dziecko jest zaczarowane lub potępione.

Mukowiscydoza to choroba dziedziczona autosomalnie (choroba nie jest sprzężona z płcią, gen ją powodujący znajduje się na autosomie) i recesywnie (żeby zachorować, trzeba mieć dwie uszkodzone kopie genu, czyli odziedziczyć je od obojga rodziców). Spowodowana jest mutacjami w genie CFTR. Białko CFTR to błonowy kanał chlorkowy, biorący udział w transporcie jonów i wody przez błony komórkowe. Najpopularniejsza powodująca chorobę mutacja genu CFTR, ΔF508, pojawiła się co najmniej 52000 lat temu. Nosicielem pojedynczej wadliwej wersji genu jest 1 na 25 Europejczyków. Częstość występowania mukowiscydozy w Polsce ocenia się na 1:2500 urodzeń (czyli co roku około 200 dzieci).

Naukowców od lat intrygowało, dlaczego allele z mutacjami powodującymi mukowiscydozę występują tak często. Zaproponowano więc, że utrzymują się one w populacji ze względu na przewagę heterozygot. Ponieważ mukowiscydozę powodują zaburzenia transportu wody i jonów przez błony komórkowe, zasugerowano, że związana jest z jakąś chorobą zakaźną, której towarzyszy odwodnienie organizmu, zwykle pod postacią biegunki. Pierwszym kandydatem była cholera, choroba powodowana przez przecinkowca Vibrio cholerae. Początkowo badania na myszach sugerowały, że w odpowiedzi na toksynę cholery myszy calkowicie pozbawione białka CFTR nie wydzielały płynu w nabłonku jelitowym, natomiast heterozygoty produkujące mniejsze ilości białka CFTR wydzielały przez nabłonek jelitowy połowę ilości płynu produkowanego przez zwierzęta bez mutacji. Zatem heterozygoty CFTR łagodniej przechodziły cholerę. Jednak kolejne badania na myszach nie potwierdziły tych wyników. Ponadto obszar występowania cholery nie pokrywa się z obszarem wysokiej częstości występowania mutacji powodujących mukowiscydozę.

Badania na ludziach sugerowały, że nie ma różnicy między ilością chlorków wydzielaną przez nosicieli i przez homozygoty bez mutacji, nie różni się też ich odpowiedź na stymulację takiego wydzielania za pomocą analogów prostaglandyn, co przemawia przeciwko hipotezie przewagi homozygot związanej z chorobami powodującymi biegunkę. Jednak późniejsze badania, w których wzięła udział większa grupa pacjentów, sugerują, że transport chlorków u połowy heterozygot jest o ponad 50% mniej wydajny, niż u ludzi zdrowych, natomiast u jednej trzeciej pacjentów z mukowiscydozą jest równie wydajny, co u mało wydajnych heterozygot, zatem zależność między mutacją a transportem chlorków nie jest taka prosta.

Jako kolejnego kandydata-selekcjonera zaproponowano dur brzuszny. Normalne białko CFTR jest konieczne, żeby powodująca tę chorobę pałeczka zwana Salmonella typhi mogła dostać się do komórek. Zatem być może nosiciele zmutowanej wersji CFTR są odporni na dur brzuszny. Jednak i tu obszar występowania choroby nie pokrywa się z obszarem występowania mutacji, nikt też nie badał korelacji między zapadalnością na dur brzuszny a mukowiscydozą.

Teraz doczekaliśmy się trzeciej hipotezy. Ponownie wracamy do ewolucji tolerancji laktozy, ale tym razem w Europie. Włoscy naukowcy uważają, że ograniczona do Europy przewaga heterozygot CFTR opierała się na odporności na wywołaną piciem mleka biegunkę, zanim zdążyła się rozwinąć tolerancja na laktozę. Ich scenariusz wygląda tak: początkowo tolerancja laktozy występowała tylko u karmionych mlekiem noworodków, a mutacje CFTR powodujące mukowiscydozę były rzadkie (tak, jak obecnie np. w Japonii). Udomowienie bydła i włączenie mleka do diety spowodowało silną presję selekcyjną na tolerowanie laktozy. Ewolucja wykorzystała obecne od dawna w populacji zmutowane allele CFTR jako koło ratunkowe, pomimo ich olbrzymich kosztów, czyli wysokiej śmiertelności homozygot z dwiema mutacjami. Częstość ich występowania w populacji znacznie wzrosła, tak, jak to się stało na terenach objętych malarią w przypadku mutacji powodujących anemię sierpowatą. Dopiero później pojawiła się mutacja wpływająca na ekspresję genu LCT. Ponieważ nie szkodziła homozygotom, szybko się rozprzestrzeniła. Częstość występowania w populacji mutacji genu CFTR zaczęła spadać, a to, co obserwujemy teraz, to już tylko resztki jej niegdysiejszej popularności.

W Afryce mukowiscydoza występuje częściej niż w Japonii, choć rzadziej, niż w Europie. Włoscy naukowcy sugerują, że aby potwierdzić lub obalić ich hipotezę, można między innymi sprawdzić, czy istnieje tam korelacja między pasterskim trybem życia a częstością występowania mutacji w genie CFTR. Zwracają też uwagę, że choć znanych jest wiele mutacji CFTR powodujących chorobę, najczęściej występuje jedna z nich – ΔF508. Uważają, że to argument za tym, że allel ten wywodzi się z jednego miejsca – zapewne ojczyzny mlecznej diety. Przeprowadzone wcześniej badania nad genami krów mlecznych sugerują, że tym miejscem była Północna Europa.

 

Edit – Inne posty o ewolucji tolerancji na laktozę:

  1. sz
    Marzec 4, 2007 o 4:48 am

    genialne!🙂

  2. *
    Marzec 13, 2007 o 9:18 pm

    Proszę Was o modlitwę w intencji wszystkich chorych na mukowiscydozę. Święty Paweł mówi: „Nieustannie się módlcie ” (2 Tes 5,17).

    W modlitwie siła.

  3. sz
    Marzec 21, 2007 o 4:09 pm

    a tutaj artykul o podobnych ciekawych zaleznosciach miedzy chorobami genetycznymi

  1. Kwiecień 16, 2007 o 2:17 pm
  2. Kwiecień 22, 2007 o 8:14 pm
  3. Maj 1, 2007 o 5:20 pm

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Log Out / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Log Out / Zmień )

Facebook photo

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Log Out / Zmień )

Google+ photo

Komentujesz korzystając z konta Google+. Log Out / Zmień )

Connecting to %s

%d bloggers like this: