11 вещей, которые можно купить на распродаже в честь Дня памяти Лоу
May 21, 202349 обновлений WFH для вашего домашнего офиса
Apr 03, 20237 способов получить максимальную отдачу от ленточной пилы
Oct 31, 2023Проект генома Escherichia coli XVI века, связанный с оппортунистической инфекцией желчи.
Aug 09, 2023Проект генома Escherichia coli XVI века, связанный с оппортунистической инфекцией желчи.
May 27, 2023Эволюция иммунных генов связана с Черной смертью
Nature, том 611, страницы 312–319 (2022 г.) Процитировать эту статью
159 тысяч доступов
26 цитат
3883 Альтметрия
Подробности о метриках
Инфекционные заболевания являются одними из самых сильных факторов отбора, движущих эволюцию человека1,2. Сюда входит самое большое событие смертности в зарегистрированной истории — первая вспышка второй пандемии чумы, обычно называемой «Черной смертью», которая была вызвана бактерией Yersinia pestis3. Эта пандемия опустошила Афро-Евразию, унеся жизни до 30–50% населения4. Чтобы идентифицировать локусы, которые могли подвергаться селекции во время Черной смерти, мы охарактеризовали генетические вариации генов, связанных с иммунитетом, из 206 древних экстрактов ДНК, происходящих из двух разных европейских популяций до, во время и после Черной смерти. Иммунные локусы сильно обогащены высокодифференцированными участками по сравнению с набором неиммунных локусов, что предполагает положительный отбор. Мы идентифицируем 245 вариантов, которые сильно дифференцированы в лондонском наборе данных, четыре из которых были воспроизведены в независимой когорте из Дании и представляют собой наиболее сильных кандидатов на положительный отбор. Выбранный аллель для одного из этих вариантов, rs2549794, связан с производством полноразмерного (а не усеченного) транскрипта ERAP2, изменением цитокинового ответа на Y. pestis и повышенной способностью контролировать внутриклеточный Y. pestis в макрофагах. Наконец, мы показываем, что защитные варианты перекрываются с аллелями, которые сегодня связаны с повышенной восприимчивостью к аутоиммунным заболеваниям, предоставляя эмпирические доказательства роли прошлых пандемий в формировании современной восприимчивости к болезням.
Инфекционные заболевания оказали одно из самых сильных селективных давлений в эволюции человека и других животных1,2. Неудивительно, что многие кандидаты на популяционно-специфичный положительный отбор у людей включают гены иммунного ответа, что согласуется с гипотезой о том, что воздействие новых и/или вновь появляющихся патогенов приводит к адаптации5,6. Однако сложно связать признаки естественного отбора с вызывающими их патогенами, если только лежащие в их основе локусы все еще не связаны с восприимчивостью к тому же патогену в современных популяциях7,8. Выяснение динамики, которая сформировала иммунную систему человека, является ключом к пониманию того, как исторические болезни способствовали сегодняшней восприимчивости к болезням.
Мы стремились выявить признаки естественного отбора у европейцев, вызванного Yersinia pestis, бактерией, ответственной за бубонную чуму3. Первая зарегистрированная пандемия чумы началась с чумы Юстиниана в 541 г. по Р.Х. (ссылки 9,10). Почти 800 лет спустя Черная смерть (1346–1350 гг.) положила начало второй пандемии чумы, которая распространилась по Европе, Ближнему Востоку и Северной Африке, сократив население на 30–50%4,11. Не имея недавнего контакта с чумой, европейцы, пережившие Черную смерть, вероятно, представляли собой иммунологически наивные популяции, практически не адаптировавшиеся к Y. pestis. Высокий уровень смертности предполагает, что генетические варианты, обеспечивающие защиту от инфекции Y. pestis, возможно, в это время находились под сильным отбором. Действительно, почти десятилетние вспышки чумы в течение последующих четырехсот лет второй пандемии в Европе часто (но не всегда) были связаны со снижением уровня смертности11,12, что могло быть связано с эволюцией патогенов или изменением культурных практик, но потенциально также связан с генетической адаптацией человека к Y. pestis.
Геномные цели отбора, навязанные Y. pestis во время Черной смерти, если и существовали, то остались неуловимыми13,14,15. Чтобы лучше идентифицировать такие локусы, мы охарактеризовали генетические вариации древних экстрактов ДНК, полученных от людей, умерших незадолго до, во время или вскоре после Черной смерти в Лондоне и по всей Дании. Этот уникальный дизайн выборки позволяет в максимально возможной степени дифференцировать признаки, вызванные Y. pestis, от признаков, связанных с другими инфекционными заболеваниями или другими селективными процессами (хотя мы не можем полностью исключить их). В Лондоне были отобраны образцы людей с трех расположенных рядом друг с другом кладбищ, точно датированных радиоуглеродными, стратиграфическими и историческими записями до, во время и после Черной смерти (рис. 1, дополнительная таблица 1 и дополнительные методы). В Дании были отобраны образцы из пяти мест, географически разбросанных по всей стране, которые были датированы с помощью археологических средств (например, положения погребальных рукавов), стратиграфии и исторических записей. Мы сгруппировали всех людей на тех, кто жил до Черной смерти (Лондон: около 1000–1250 н.э., Дания: примерно с 850 по 1350 г. н.э.) и после Черной смерти (Лондон: 1350–1539 гг. н.э., Дания: примерно с 1350 по 1350 г. н.э.). около 1800 г. н. э.). В Лондоне мы также включили людей, похороненных на чумном кладбище Ист-Смитфилд, все они умерли во время двухлетнего периода Черной смерти между 1348 и 1349 годами (ссылка 16). Анализ митогеномного разнообразия этих людей идентифицирует исключительно европейские митогеномные гаплотипы, избегая возможной путаницы между естественным отбором и заменой популяции из неевропейских источников17.