Знание - сила, 2003 № 08 (914)

Рафаил Нудельман

Как шимпанзе победили СПИД

Пока что наука не нашла вполне эффективных средств борьбы со СПИДом. Не удается создать и вакцину, которая предупреждала бы от заболевания.

Когда-то великий фантаст Станислав Лем нарисовал картину вторжения в человеческое общество чужеродных вирусов, занесенных с Марса. Никакие ухищрения науки не помогали победить этот вирус. Кончилось тем, что по истечении тысячелетий (и ценой гибели миллионов людей) люди и вирусы научились жить в мирном сосуществовании.

Судя по последним исследованиям генома шимпанзе, нечто подобное произошло свыше двух миллионов лет назад, когда коллективы этих обезьян впервые столкнулись с вирусом обезьяньего СПИДа. Оставшиеся в обезьяньем геноме следы этого столкновения говорят, что эпидемия, видимо, свирепствовала несколько сот тысячелетий подряд, пока взаимодействие вируса и иммунной системы обезьян не привело к их нынешнему сосуществованию.

Эта картина выяснилась после того, как исследователи (Рональд Бонтроп, Пол Канью и Стюарт Купер) сравнили гены иммунной системы, содержащиеся в клетках обезьян, с аналогичными генами людей. Одна группа генов у человека обнаружила самое большое разнообразие - это группа генов, которые управляют созданием особых белков, сидящих на поверхности иммунных клеток. Они представляют собой одну из разновидностей белков так называемого главного комплекса гистосовместимости, ГКГ1. Задача этих белков состоит в том, чтобы улавливать частички вирусных белков и, уловив их, призвать на помощь иммунные клетки-убийцы, чтобы те уничтожили обнаруженные вирусы. Поскольку иммунная система встречается со многими типами вирусов, эти гены у нее весьма разнообразны.

А у шимпанзе гены ГКГ вдвое менее разнообразны. Между тем во всех прочих генах у шимпанзе наблюдается такое разнообразие, которое чуть не в пять раз превосходит разнообразие соответствующих человеческих генов. Чем же объяснить сужение репертуара генов ГКГ1?

Исследователи пришли к выводу, что утрата обезьянами чуть не половины своих генов ГКГ произошла в тот момент, когда что-то такое вторглось в обезьяний геном и устранило все «лишнее», оставив только те гены, которые нужны были для борьбы с этим вторжением. Надо полагать, это «что- то» было смертельно опасным и грозило исчезновением всего вида. Скорее всего, это вторжение имело характер широчайшей эпидемии. Возникало то, что биологи называют «эволюционным давлением»: естественный отбор поощряет появление таких генов ГКГ1, которые все больше и все точнее приспособлены для отражения эпидемии. Все остальное приносится в жертву этой задаче, и потому, надо полагать, многие разновидности обезьяньих генов ГКГ1, которые не имели отношения к этой борьбе, попросту убирались из генома, чтобы освободить место единственно нужным. Шимпанзе столкнулись и точно, как у Лема, ценой перестройки своего генома приобрели способность сосуществовать с ним, не заболевая.

Теперь осталось сказать только, что из всех известных науке сегодня вирусов вирус СПИДа является самым вероятным кандидатом на роль того врага, с которым столкнулись шимпанзе 2-3 миллиона лет тому назад.

Два вывода напрашиваются из сказанного. Вывод оптимистический: быть может, наука сумеет теперь использовать полученные результаты для разработки новых вакцин. Вывод второй, пессимистический: возможно, людям придется вслед за обезьянами пройти длительный и мучительный путь приспособления к СПИДу, выработки генов устойчивости к нему.

Главная тема

В начале было слово.., Когда?

В самом деле — когда человек обрел слово?

Это обретение было началом собственно человеческого существования потому так интересно, когда оно случилось.

И еще. Сегодня человечество говорит то ли на пяти, то ли на шести тысячах языков.

А что было в начале?

Один ли корень у всего языкового разнообразия, или их было много?

В публикуемой ниже «Главной теме» представлены самые разные подходы к проблеме: от генетики и этологии до новейших методов лингвистики.

Игорь Лалаянц

Ген речи

Начиная с 1995 года в различных авторитетных научных журналах нейробиолог Фара Варга начала публиковать статьи, описывая три поколения британской семьи КЕ, бабушка-основательница которой еще жива. У нее с умершим уже мужем родилось пятеро детей — двое сыновей и три дочери. Один из сыновей, как и мать, и все сестры страдали расстройством речи, проявлявшемся в косноязычии и нарушении произношения звуков (фонем). У них отмечаются нарушения артикуляции и так называемая вербальная диспраксия, то есть они не могут разделять слова на составляющие их звуки.

Как и положено, все дети женились или повыходили замуж. Их IQ, то есть коэффициент умственного развития, достаточен для того, чтобы содержать семью и завести детей. У одной дочери родилось девять детей, причем одна двойня. Среди этих девяти пятеро совершенно нормальны — четыре мальчика и одна девочка, причем один из мальчиков рожден в двойне. Два мальчика и две девочки страдают тем же расстройством речи и языковой функции, что и бабушка.

У двух сестер с расстройством родилось в обшей сложности девять детей, причем распределение было практически поровну: две девочки и три мальчика с нарушением против четырех нормальных девочек. Естественно, что супруги у этих женщин были нормальными. У «больного» сына от двух жен родилось четверо детей, причем генетическое нарушение проявилось только у одной девочки. У здорового сына родилось двое нормальных детей.

Питер Брейгель. «Голова крестьянки», 1564 г.

Подобное распределение говорит о том, что наследование «испорченного» гена никак не связано с полом и не является полностью доминантным. Хромосомный анализ, проведенный у всех, за исключением дедушки, членов этой большой семьи, показал, что ген локализуется в длинном плече седьмой хромосомы. Более точной локализации и характеристике гена помог случай.

При обследовании детей случайно был обнаружен пятилетний мальчик КС с таким же, как у членов семьи КЕ, расстройством речи и языка, проявляющемся в нарушениях грамматики и синтаксиса, то есть неумении пользоваться окончаниями слов и нарушении их порядка в предложении, что крайне важно для английского. Генетический и хромосомный анализ показал, что у мальчика произошло перемещение отрезка 5-й хромосомы на конец 7-й.

В результате произошло нарушение функции одного из генов, управляющих моторикой речи. Это — у мальчика. У членов же семьи КЕ произошла мутация в 14-м экзоне, в результате чего аминокислота аргинин в 553-м положении от начала белковой цепи заменилась на гистидин или другую аминокислоту (это похоже на опечатку в названии романа «Война а мир»).

Молекулярные исследования показали, что ген содержит как минимум 7 тысяч «букв» генетического кода и кодирует белок из 715 аминокислот. Ген очень древний и «консервативный», то есть мало изменился в ходе эволюции. Среди 1880 генов, общих для человека и мышей, FOXP входит в 5 процентов наиболее стабильно консервативных.

За 70 миллионов лет, прошедших с момента расхождения наших общих с мышами предков, в этом гене возникла одна мутация, приведшая к замене аминокислот. Эта мутация найдена у шимпанзе и гориллы, а также у макаки. Есть эта «роднящая» нас с приматами замена и у человека.

Еще две мутапии произошли только у человека. Их возраст — порядка 6 миллионов лет.

Уже говорилось, что ген речи очень стабилен. Ученые лейпцигского Института эволюционной антропологии имени М. Планка проверили в этом плане представителей всех континентов. Ни у кого других изменений аминокислотного состава не обнаружено! Ученые говорят, что это довольно редкий пример отсутствия аминокислотной изменчивости.