Наука Исследователи из университета Калифорнии говорят о том, что потеря способности усваивать особый вид молекулы сахара привела к росту заболеваний среди ранних гоминидов, и тем самым началось эволюционное развитие наших предков, рода Homo.
Полученные выводы являются одними из первых доказательств связи между сахарами на поверхности клеток, дарвиновской теорией полового отбора и иммунной функции в контексте происхождения человека.
Сиаловые кислоты – это сахарные молекулы, которые находятся на поверхности каждой клетки животного, они являются жизненно важными способами взаимодействия с другими клетками и с окружающей средой, а также они - мишени для инвазивных возбудителей заболеваний. В течение миллионов лет общие предки человека и обезьян делили особый вид сиаловой кислоты, известной как Neu5Gc. Затем, по причинам, возможно связанным с малярийным паразитом, который блокировал работу Neu5Gc, около трех миллионов лет назад произошла генная мутация, в результате чего дезактивировался фермент, принимавший участие в выработке молекулы. Вместо нее человеческий организм стал вырабатывать другую форму сиаловой кислоты, называемую Neu5Ac.
"Это произошло примерно в то же время, когда человек стал "основным хищником" в своей окружающей среде", - говорит Паскаль Гагнукс (Pascal Gagneux), эволюционный биолог и профессор клеточной молекулярной медицины в университете Калифорнии. "Трудно быть уверенным в том, что именно произошло, потому что эволюция всегда одновременно работает над несколькими процессами, однако, изменение вида сиаловой кислоты означало, что древние люди разработали иммунный ответ на Neu5Gc". Их иммунная система стала рассматривать этот тип кислоты как чужой, который нужно уничтожить. Примерно в это же время человек стал употреблять в пищу красное мясо, основной источник Neu5Ac, что еще сильнее стимулировало иммунную реакцию.
Гагнукс и его коллеги говорят о том, что сильная иммунная реакция на Neu5Gc, вероятно, оказала влияние на раннюю репродуктивную функцию человека. Среди всех млекопитающих, биологическая цена беременности самки очень высока, иногда это даже опасно для жизни, поэтому это обязывает самок позаботиться о том, чтобы оплодотворить яйцеклетку могли только самые сильные и здоровые сперматозоиды. Ученые предположили, что анти-Neu5Gc антитела ориентировались на Neu5Gc-положительных сперматозоидов или на человеческих зародышей ранних людей и убивали их, тем самым уменьшая шансы на репродуктивный успех.
Исследователи проверили на практике свою идею, подвергнув сперму шимпанзе, больше половины сиалоновых кислот которой не содержится в организме человека, человеческим анти-Neu5Gc антителам. Антитела уничтожили всех сперматозоидов в пробирке. Затем ученые скрестили самок мышей, у которых не было кислоты Neu5Gc и которые вырабатывали анти-Neu5Gc антитела с Neu5Gc-положительными самцами. Коэффициент плодовитости женщин значительно снизился из-за зиготической несовместимости.
"Со временем это приводит к сокращению, а затем и к полной ликвидации особей с Neu5Gc", - говорит Гагнукс. Он добавил, что полученные выводы добавляют ясности к понятию "видообразование инфекций" (сочетание инфекционных заболеваний, от которых страдает определенная часть населения, может говорить о том, что эти люди не в состоянии продолжить род, вступая в контакт с другими группами населения в связи с репродуктивной несовместимостью).
Предыдущие исследования показали, что потеря Neu5Gc случилась 2-3 миллиона лет назад, а это как раз тот период, когда появился Homo ergaster/erectus, предок современного человека.
"Мы полагаем, что иммунный механизм, описанный здесь, был вовлечен в происхождение рода Homo", - говорит соавтор исследования Аджит Варки (Ajit Varki), профессор клеточной и молекулярной медицины.
