Ученые размышляли, что есть эволюционные компромиссы на работе, которая, возможно, неся вредную мутацию болезни может быть уравновешена другим, благоприятными эффектами, в конечном счете способствуя долгосрочному выживанию разновидности.Теперь, авторы Тобиас Ленц, Шамиль Суняев и др. выполнил первый систематический тест на противодействующую эволюционную силу, которая может работать, чтобы поддержать мутации болезни на более высокой частоте, чем ожидалось. Эта сила, названная балансирующим выбором, может привести к обслуживанию мутаций за долгие эволюционные времена. Их результаты появляются в продвинутом выпуске онлайн Молекулярной биологии и Эволюции.
Самый классический случай болезни балансирующего выбора на работе – анемия серповидного эритроцита, неизлечимая, болезненная болезнь, где люди, которые врожденные мутации в обеих копиях гена гемоглобина (один от каждого родителя) не могут получить достаточно кислорода от своих эритроцитов. Все же те, кто перевозчики, или уравновешенный, чтобы нести всего один видоизмененный ген, лучше защищены от малярии.
Чтобы выполнить их исследование, во-первых, исследовательская группа выполнила компьютерные моделирования согласно различным эволюционным сценариям выбора и показала, что балансирование выбора могло увеличить частоту населения вредных мутаций в окружении геномных регионов.Затем, они оценили свое моделирование с прямым тестом при помощи данных об упорядочивающем ДНК от 6 500 человек, сосредоточенных на самом распространенном примере балансирующего выбора в геноме человека, главном комплексе тканевой совместимости (MHC) человеческой иммунной системы. Генные продукты MHC делают молекулы на поверхности клеток, чтобы играть ключевую роль в адаптивной иммунной реакции, облегчая признание вторгающихся микробов.
Их мутационный набор данных включал обзор 17 684 генов, включая 124 в регионе MHC.Их результаты показали, что поднятая частота вредных мутаций возникла в non-HLA генах, локализованных в регионе MHC. Было влияние близости – пока они были близко к тому же самому геномному почтовому индексу генов HLA, частота была выше – больше чем два порядка величины выше, чем остальная часть генома – и еще дальше мутации, частота понижается.
Их результаты имеют серьезные последствия для эволюции и эпидемиологии сопутствующих заболеваний MHC, такие как аутоиммунные нарушения, рак и психологические расстройства как болезнь Альцгеймера и шизофрения, которые были вовлечены в предыдущие просмотры болезни всего генома. Хотя авторы предостерегают, что степень всего генома наблюдаемого эффекта остается быть исследованной, этот механизм может значительно способствовать существенному распространению некоторых наследственных болезней.
Тобиас Ленц, лидер группы в Эволюционном Immunogenomics в Институте Макса Планка Эволюционной Биологии в Германии, говорит: «Этот компромисс между увеличенным сопротивлением против заразных микробов и накоплением вредных мутаций несколько ожидался, но степень, до которой даже решительно вредные мутации могут сохраняться в народонаселении, удивительна. Наблюдение этих результатов заставляет меня задаться вопросом, сколько из генетических отклонений, которые мы видим в людях сегодня, последствие непрерывной подверженности микробам во время человеческой эволюции».