Неолитическая революция перенастроила иммунную систему древних людей

В новой работе, опубликованной в журнале eLife, показана возможная связь между изменением характера иммунного ответа и переходом древних людей к сельскому хозяйству. Есть данные в пользу того, что первые фермеры болели чаще, чем кочевые охотники-собиратели. К примеру, обитатели крупных неолитических поселений, таких как Чатал-Хююк в Турции, где могло проживать 3–10 тысяч человек, столкнулись с волной новых заболеваний. Это были как зоонозные инфекции, в частности грипп и сальмонеллез, так и инфекции, переносимые животными, например, малярия и туберкулез. Авторы статьи постарались выяснить, как это изменило иммунную систему человека.

Чтобы изучить генетически обусловленные вариации иммунных ответов среди ныне живущих людей, исследователи взяли образцы крови у 534 человек в рамках Проекта по функциональной геномике (Human Functional Genomics Project). В образцы добавляли различные патогены, а затем измеряли концентрации шести ключевых цитокинов — фактора некроза опухоли альфа, интерлейкинов IL-1b, IL-6, IL-17, IL-22 и интерферона гамма. На основе полученных данных искали корреляции между уровнями цитокинов и локусами количественных признаков (quantitative trait loci, QTLs), связанных с этими показателями. Таким образом авторы получили возможность вычислять полигенные оценки рисков (polygenic risk score, PRS) воспалительных заболеваний — предсказывать силу воспалительного ответа при конкретном инфекционном или аутоиммунном заболевании на основе QTL, связанных с производством цитокинов, в геноме данного человека.

Уже с готовой моделью исследователи обратились к геномам древних людей. Всего были проанализированы геномы 827 древних обитателей Европы, взятые из существующих баз данных. Для каждого генома рассчитывался предполагаемый уровень цитокинов в крови этого человека при заражении тем или иным патогеном. Геномы относились к разным эпохам — от раннего верхнего палеолита (самым старым образцам 45 тысяч лет) до неолита и постнеолита (возраст самых «молодых» образцов — 2000 лет). Благодаря этому авторы проследили, как изменялся характер ответа на инфекцию и выяснили, как повлияла на него неолитическая революция — переход от охоты и собирательства к сельскому хозяйству и оседлой жизни в больших поселениях.

Исследователи обнаружили, что люди, жившие после возникновения сельского хозяйства, при заражении патогеном, вероятно, производили значительно меньше цитокинов, чем охотники-собиратели.

Руководитель исследования, специалист по инфекционным заболеваниям Михай Нетеа из Медицинского центра Университета Радбода в Неймегене (Нидерланды), уверен, что такое изменение в силе иммунного ответа адаптивно. «Когда люди впервые столкнулись с новыми патогенами, некоторые из них слишком остро отреагировали и умерли, то же самое мы видим сегодня с COVID. Дети выживших людей не вырабатывали так много цитокинов, поэтому все население становилось более устойчивым (к инфекции)», — сказал он в комментарии для Science.

Интересно, что для некоторых патогенов показан обратный эффект. При заражении грибком Candida и бактериями Staphylococcus, которые вызывают преимущественно локальные инфекции, у фермеров, вероятно, возникали более сильные воспалительные реакции, чем у охотников-собирателей. Авторы объясняют это тем, что сильное воспаление может подавить локальную инфекцию до того, как она распространится по организму. Но мощное воспаление в ответ на генерализованную инфекцию (к примеру, грипп или малярию) способно выйти из-под контроля и убить больного.

Как заметил Михай Нетеа, адаптация иммунного ответа к жизни большими группами, которая произошла у неолитических фермеров, и сейчас приносит пользу человечеству. Если бы инфекция, подобная SARS-CoV-2, пришла в Европу до появления сельского хозяйства, то «из-за более высокого уровня провоспалительных цитокинов погибло бы больше людей, чем сегодня».

Некоторые исследователи, не участвовавшие в работе, отмечают ее ограничения. Популяционный генетик Джозеф Лашанс из Технологического института Джорджии сомневается, что полигенные оценки риска, разработанные для наших современников, могут использоваться для предсказания воспаления у людей, живших в иных местах и в иное время. Патогены тоже эволюционировали, поэтому современные методы прогнозирования риска к древним инфекциям стоит применять с осторожностью. Лашанс добавляет, что важно проанализировать больше образцов древних геном людей и патогенов, особенно с других континентов, чтобы выяснить, протекала ли там эволюция иммунного ответа после появления сельского хозяйства в том же направлении, что и в Европе.