Примеры эволюционного развития, подтверждающие правильность теории мутационного штурма и естественного отбора

Настоящая статья является продолжением упомянутой выше статьи, как, впрочем, и все мои предыдущие статьи[1][2][3] продолжают и дополняют, предшествующие, однако, эта в большей степени иллюстрирует и подтверждает разницу естественного отбора мутированных генов по Дарвину и мутационный штурм и естественный отбор, отвечающий сегодняшним исследованиям эволюционных процессов на генном уровне.

1. Предлагаю рассмотреть, на примере обрушившегося на человечество губительного вируса ВИЧ/СПИД, возможное противостояние рецессивного гена, способного стать(?) на защиту человечества. Не принципиально, с точки зрения механизма работы рецессивного гена, спасает ли он человечество от вируса или способствует интеллектуальному развитию. По этой причине мы сможем распространить этот пример на любой ген, на любое качество наследственности. Определяющим фактором является только востребованность качества, связанного с определённым геном и естественным отбором. Так, что, несмотря на всю «узкую специализацию» мутированного рецессивного гена ССR5Δ32 можно представить множество различных генов, определяющих всю нашу наследственность и множество различных мутаций в виде рецессивных генов, таящихся в недрах банка рецессивных генов каждой популяции, увидеть универсальный механизм борьбы рецессивных генов за распространение в популяции.

И так, знакомьтесь: вирус ВИЧ и рецессивный ген ССR5Δ32.

Как известно, ВИЧ – вирус иммунодефицита человека – инфекционное хроническое заболевание, в процессе своего развития в организме человека приводит к переходу болезни в новую стадию – СПИД - синдром приобретённого иммунодефицита, угрожающего смертью его обладателю. Человечество, сегодня, не способно радикально противостоять распространению ВИЧ (по факту), но может лишь замедлить развитие ВИЧ не доводя болезнь до состояния СПИДа. Хотя, и эта возможно лишь благодаря регулярного применения дорогостоящих лекарств. На практике мы видим, что проводимых мероприятий в частности в России недостаточно и СПИД поражает всё больше и больше людей. И так, ВИЧ/СПИД, знакомьтесь:

1) Первые известные случаи заражения ВИЧ имели место в начале 1920-х годов в Африке (Конго, Киншас)[5].

2) В дикой природе обладателями подобных вирусов являются приматы шимпанзе и горилла – вирус ВИЧ-1 и закопчённые мангабеи – вирус ВИЧ-2.

3) Предполагают, что в организм человека вирус мог попасть при повреждении тела человека в процессе разделки человеком туши указанных выше приматов. Из крови - в кровь. Данные приматы в Африке использовались как объект для охоты и мясо использовалось в пищу[6].

4) «У некоторых людей с рождения есть защита от ВИЧ, обусловленная наличием в их геноме мутаций в виде рецессивных генов. Это снижает риск развития хронической инфекции даже в случае заражения. Одной из них является мутация в гене рецептора CCR5, представляющая собой потерю части гена (32 нуклеотида) - ССR5Δ32. В результате вирус не может связаться с рецептором и проникнуть в клетку»[7]. При этом риск развития хронической инфекции низкий только у гомозиготных носителей мутации - у тех, кому мутантный ген достался от обоих родителей. В настоящее время частота встречаемости этой мутации (в гетерозиготном состоянии) в странах Европы составляет 5-14%[8]. При этом в среднем 1,1% людей оказались носителями мутации в гомозиготном состоянии, они имеет низкий риск развития хронической инфекции даже в случае заражения. Более того, отмечается, что устойчивость к заражению ВИЧ в Европе увеличивается по мере движения на север и у архангельских поморов составляет 30% и 3% соответственно[9].

5) Предполагается, что мутация ССR5Δ32 возникла около 1000 лет назад в Северной Европе среди викингов. Распространение мутации в Европе обычно связывают с набегами викингов на соседние народы. Длительное время было непонятно, что способствовало распространению и закреплению мутации среди народов Европы, ведь ВИЧ — сравнительно молодая инфекция, и носители этой мутации не могли получать какого-либо преимущества раньше. Однако в последствии было обнаружено, что кроме ВИЧ эта мутация также снижает вероятность заразиться бубонной чумой и черной оспой, многочисленные эпидемии которых в свое время привели к массовой гибели людей по всему миру. Элисон П. Гальвани и Монтгомери Слаткин показали, что наличие у европейцев защита от ВИЧ обусловлена проходившими в Европе эпидемии бубонной чумы и оспы[10].

6) В ноябре 2018 года было распространено заявление ученого из Китая, которому, якобы, удалось провести эксперимент, в результате которого родились девочки-близнецы, у одной из которых мутация в CCR5 присутствует в двух генах, а другой - только в одном. Родители близнецов приняли решение не раскрывать своих имен и места жительства, никаких других доказательств, кроме заявления врача, также нет. Какой-либо подробной информации о судьбе девочек до настоящего времени нет. Хотя, понятно, что практическое применение в массовом масштабе коррекции наследственности дело не завтрашнего дня и таит множество «подводных камней».

Так какие же интересные выводы мы можем сделать в свете полученной информации о ВИЧ/СПИДе?

1) Не будь человек разумным, с наличием определённого запаса знаний по борьбе с вирусами и их воздействием на организм человека, не исключено, что человечество, как вид, стояло бы на пороге значительного сокращения численности (как минимум). Ведь проводимые мероприятия всё-таки ограничивают распространение вируса. Стоя на краю этого обрыва легко представить себе активную фазу мутационного штурма и наличие в отдельных популяциях спасительного рецессивного гена в малых количествах не даёт уверенности, что человечество выжило бы. По крайней мере значительная его часть, однозначно, погибла бы.

2) Трудно себе представить, что такой простой и обыденный случай заражения путём пореза при разделе туши был единичный и впервые произошедший только в конце 19 века, причём сразу с двумя разными носителями ВИЧ-1 и ВИЧ-2. Конечно нет. Тогда, почему же раньше не наблюдалось такого массового заражения и катастрофической смертности у африканцев? Ведь у них даже нет той генетической защиты как у части европейцев. Тогда они должны были бы исчезнуть очень давно, либо вирус, обитаемый у приматов был менее активный чем современные варианты ВИЧ. Предполагают, что в связи с массовыми вакцинациями от других болезней в Африке, проводимыми европейцами в конце 19-ого и в 20-ом веках «одной иглой» без необходимой термической обработки, привели к массовому заражению африканцев, что способствовало быстрому размножению вируса и мутации вируса в более активную форму[11].  Да и сегодня, в России, занимающей одно из лидирующих мест в мире по распространению ВИЧ, повторное использование наркоманами не дезинфицированного (не одноразового) медицинского инструментария приводят к резкому росту заражённых. Большая плотность населения и интенсивное «перемешивание» популяций создаёт новые исключительные условия для эволюции вирусов и формированию эпидемий по сравнению с предыдущим периодом жизни на Земле. Только исключительное развитие интеллектуальных способностей человека сегодня способно сохранить вид. Надежда на самостоятельную защиту со стороны природы больше нет. Мы радикально изменили условия жизни на Земле и теперь должны надеяться только на себя. Более того, непринятие самых решительных мер по борьбе с вирусом, в дальнейшем может привести к новым мутациям (возможно, передача воздушно-капельным путём), что сразу поставит нас перед фактом уничтожения абсолютного большинства населения планеты.

3) На примере ВИЧ и ранее имеющих место оспы и бубонной чумы мы видим, что вирусы имеют общую природу и организмом человека выработаны соответствующие универсальные способы генетической защиты. Предположить, что ген противостоящий вирусам «изобретён природой» в процессе возникшей эпидемии или даже за тысячу лет до этого для борьбы именно с оспой или бубонной чумой мне представляется как большое заблуждение. И это подтверждается защитой рецессивным геном ССR5Δ32 от вирусов оспы, бубонной чумы и ВИЧ/СПИДа в качестве универсального средства. Вирусы на Земле родились, возможно, раньше, чем другая многоклеточная жизнь. И она с самого начала приспосабливалась жить среди вирусов, как, впрочем, и вирусы в её среде. У наших общих с африканцами предков, несомненно был этот ген, как были тогда и вирусы подобные оспе, бубонной чуме и ВИЧ/СПИДу. Но африканцы потеряли этот рецессивный ген. В силу изолированности проживания небольших групп африканцев вымирание одной изолированной группы заражённой вирусом не вызывало заметного сокращения численности популяции в целом, а распространение вируса прекращалось. Вместе с носителем вируса умирал и сам вирус, в то время как в Европе при большей плотности населения и при активном общении («перемешивании популяций») оспа и бубонная чума приобрели эпидемический характер. И, в отличии от африканцев, в Европе обладатели спасительного рецессивного гена ССR5Δ32 стали размножаться до тех пор, пока массовое размножение вируса не прекратилось. Прошла эпидемия и преимущества, которые получали обладатели спасительного гена пропали. Процент обладателей спасительного гена перестал расти и, более того, со временем без постоянной «востребованности» естественным отбором стал падать. Более того, выскажу предположение, что при массовой смертности от эпидемий оспы и чумы значительная часть выжившего населения должна обладать спасительным геном в гомозиготном состоянии. И то, что доля обладателей спасительного гена за последние несколько сотен лет значительно сократилась, может говорить о его отрицательном действии на увеличение численности обладателей при отсутствии внешнего отрицательного воздействия вирусов. На самом деле, естественный отбор «выбирал» этот ген в условиях эпидемии, но это не значит, что он должен быть даже нейтральным в отсутствии эпидемии. Так ген с начала «размножился» в Европе, однако со временем потерял свои преимущества. В Африке в связи с невостребованностью он был утерян окончательно.

И ещё одно предположение. В природе возможно есть или были вирусы способные вызывать эпидемии и значительно сокращать численность населения, которым в естественных условиях противостоял или мог бы противостоять спасительный ген. Однако человек, используя различные методы не допустил развитие этих эпидемий и тем самым не дал возможности за счёт естественного отбора увеличить численность спасительного гена в популяции. Одним словом, человек своей деятельностью нарушает сложившиеся в течении миллионов лет механизмы защиты видов и теперь вся ответственность за сохранение вида лежит только на нём.

Повышенный процент обладателей спасительного рецессивного гена у северных народов Европы связывают с предположением, что он возник у Викингов и далее распространился от них. Как следствие этого у них больший процент обладателей спасительного гена. Но это не факт. Возможно, просто, в более жёстких климатических условиях смертность при той же степени заражённости от вируса была больше. В силу этого процент погибших, не обладающих спасительным геном был больше. Как следствие - больший процент обладателей спасительного гена был на момент прекращения эпидемии и больший дожил до нас.

Как уже раньше я сказал о возможности мутации вируса в сторону его агрессивности, так нельзя исключать возможность других вирусов активизировать свои губительные для человечества свойства, а испытанный ген, возможно, мог бы оказать противодействие. В этом смысле исчезновение гена способного противостоять вирусам наносит, возможно, роковой удар по защищённости жизни человека как вида. И человек мог бы принять необходимые меры для сохранения популяции обладателей рецессивного гена, как сохраняем популяции редких птиц и животных.

Что же показывает нам рассмотрение примера для подтверждения теории мутационного штурма и естественного отбора, когда-то мутированного, рецессивного гена ССR5Δ32, способного защитить человека от заражения вирусом ВИЧ/СПИД:

• Рецессивный ген в гомозиготном состоянии способен защитить от нескольких видов вирусов оспы, чумы и ВИЧ/СПИД. Это подтверждает возможность защиты ранее от этих же и других подобных вирусов. Вероятнее всего, он давно «используется» естественным отбором и передаётся из поколения в поколение. Более того, он, вероятно, смог бы защитить не только от известных нам вирусов в случае возникновения эпидемий, но и от новых ещё не родившихся вирусов, угрожающих человечеству в будущем.
• В разных популяциях рецессивный ген ССR5Δ32 представлен в разных «концентрациях» от 0 в Африке и до 30% в гетерозиготном состоянии и, соответственно, 10% в гомозиготном состоянии у архангельских поморов. Наличие сохранившегося рецессивного гена ССR5Δ32 у европейцев связывают с прошедшими в Европе эпидемиями оспы и чумы в результате которых за счёт естественного отбора увеличилась численность обладателей рецессивного гена. Этот факт подтверждает участие рецессивных генов в эволюционном процессе. В Африке за счёт большей изолированности популяций (жили натуральным хозяйством, торговля не была развита) эпидемий не возникало и ген не был востребован.
• Наш рецессивный ген не является исключением и понятно, что в банке рецессивных генов содержится множество вариантов других подобных генов, которые определяют другие качества наследственности, но больший процент представляют положительные гены, отобранные естественным отбором.
• За период после последней эпидемии прошло несколько веков и рецессивный ген сохранился в банке рецессивных генов.  Не востребованный в течении этого времени, вероятнее всего, имеющий отрицательные побочные проявления, сокращал своё представительство в европейской популяции. Исследования рецессивного гена ССR5Δ32 показали нам механизм работы банка рецессивных генов, естественного отбора, когда ген сначала способствовал увеличению численности и когда он стал проявлять отрицательные качества, что вызвало сокращение численности обладателей этого гена.

Этот пример показывает нам, что в эволюционном процессе участвуют не сегодня мутированные гены, как это предполагал Дарвин, а проверенные многократными испытаниями рецессивные гены, хранящиеся в банке рецессивных генов популяции.

2. Что же ещё подтверждает участие рецессивных генов в эволюционном процессе?

Я не могу не упомянуть, уже надоевшего Вам факта неравномерности во времени темпов роста эволюционного развития популяций вплоть до образования новых видов, что однозначно подтверждает участие накопленных в виде рецессивных генов и участием их в мутационном штурме и естественном отборе. Это не может происходить благодаря постоянно проходящим мутациям в доминантных генах, по Дарвину[1]. 

3. Следующим практическим подтверждением мутационного штурма и естественного отбора, является уже рассматриваемая популяция этнической группы евреев-ашкенази[3]. Напомню, что в результате геноцида евреев несколько веков назад в Центральной Европе, когда их численность уменьшилась до 350 человек, что привело к сокращению разнообразия банка рецессивных генов уменьшенной популяции. Популяция вошла в состояние «бутылочного горлышка». Религиозный запрет на вступление в брак евреев с другими народами, конечно же, соблюдался не на все 100%, однако, это в значительной степени сохранило генную идентичность евреев-ашкенази, проживающих среди других народов Европы до наших дней. Сегодня численность евреев-ашкенази по некоторым оценкам достигает 10 миллионов человек, при этом разнообразие генов в популяции в значительной степени определяется тем минимум в 350 человек. Фактически все члены этой этнической группы являются родственниками. Это подтверждается характерным увеличением наследственных заболеваний, проявляющихся у потомства, вызвано близкородственным скрещиванием обладателей одинаковых рецессивных генов в гетерозиготном состоянии. Это, не что иное как, состояние активной фазы мутационного штурма на завершающем этапе, когда естественный отбор может активно увеличивать численность обладателей положительной наследственности и сократить представительство отрицательных до «подвального» уровня (смотри ст. «Как теория мутационного штурма и естественного отбора дополняет и развивает дарвиновскую теорию»). При этом мы наблюдаем повышенные интеллектуальные способности евреев-ашкенази в сравнении со способностями других народов и повышенный уровень рождаемости детей с наследственными заболеваниями. Именно это подтверждает прохождение мутационного штурма. Для борьбы с проявлением наследственных заболеваний в Израиле бесплатно проводят тестирование брачующихся на наличие у них одинаковых рецессивных генов в гетерозиготном состоянии для предупреждения их «встречи» в гомозиготном состоянии у детей. И таких тестов больше 100, хотя, эти тесты не охватывают даже большинства распространённых болезней. Будущих родителей предупреждают, что с вероятностью 25% у них может родиться больной ребёнок и уже они решают вопрос о возможности вступления в брак. Наличие у обоих брачующихся разных генов наследственных заболеваний, естественно, не вызывают проявление у детей наследственных заболеваний. Трудность борьбы с наследственными генетическими заболеваниями заключается в том, что рецессивные гены в гетерозиготном состоянии прячутся в «подвале» рецессивных генов и не подлежат уничтожению естественным отбором. Их процент остаётся постоянным в течении длительного времени жизни популяции.

Все характерные признаки мутационного штурма в активной фазе и естественного отбора мы видим на примере рассмотрения субэтнической группы евреев-ашкенази, что подтверждает на практике предложенную модель эволюционного развития – модель мутационного штурма и естественного отбора, его принципиального отличия от упрощённой модели Дарвина. 

Я думаю, этих примеров вполне достаточно, чтобы согласиться, что абсолютное большинство эволюционных процессов идут по механизму мутационного штурма и естественного отбора. Вероятность изменения наследственности за счёт мутаций в доминантных генах многократно меньше изменчивости за счёт рецессивных генов.

1. Занегин М. А. О роли рецессивных генов в эволюционном процессе // Научные высказывания. 2023. №2 (26). С. 13-19. URL: https://nvjournal.ru/article/O_roli_retsessivnyh_genov_v_evoljutsionnom_protsesse
2. Занегин М. А. Эволюционный процесс. Этапы «Мутационного штурма и естественного отбора» // Научные высказывания. 2023. №4 (28). URL: https://nvjournal.ru/article/Evoljutsionnyj_protsess_Etapy_Mutatsionnogo_shturma_i_estestvennogo_otbora
3. Занегин М. А. Особенности состояния ДНК в субэтнической группе евреев-ашкенази. «Мутационный штурм» и «эволюционная пирамида» // Научные высказывания. 2023. №5 (29). С. 25-30. URL: https://nvjournal.ru/article/Osobennosti_sostojanija_DNK_v_subetnicheskoj_gruppe_evreev-ashkenazi_Mutatsionnyj_shturm_i_evoljutsionnaja_piramida
4. Занегин М. А. Как теория мутационного штурма и естественного отбора дополняет и развивает дарвиновскую теорию.
5. Галлахер, Джеймс (2 октября 2014). "Источником пандемии СПИДа"была Киншаса 1920-х годов. Аннабель Канабус и Сара Аллен. Обновлено Бонитой де Бур (2007). "Происхождение ВИЧ и первые случаи СПИДа". AVERT (международная благотворительная организация по борьбе с ВИЧ и СПИДом, базирующаяся в Великобритании). Проверено 28 февраля 2007.
6. Хуанг Ю., Пакстон В., Волински С. и соавт. Роль мутантного аллеля CCR5 в передаче ВИЧ-1 и прогрессировании заболевания. Nat Med 2 , 1240–1243 (1996). https://doi.org/10.1038/nm1196-1240
7. Pardis C. Sabeti, Emily Walsh, Steve F. Schaffner, Patrick Varilly, Ben Fry, Holli B. Hutcheson, Mike Cullen, Tarjei S. Mikkelsen, Jessica Roy, Nick Patterson, Richard Cooper, David Reich, David Altshuler, Stephen O’Brien, Eric S. Lander. The case for selection at CCR5-Delta32 (англ.) // PLoS Biology. — 2005. — Vol. 3, no. 11. — P. e378. — doi:10.1371/journal.pbio.0030378. — PMID 16248677.  
8. Кофиади И. А. Генетическая устойчивость к заражению ВИЧ и развитию СПИД в популяциях России и сопредельных государств : Автореферат. — Москва, 2008. Архивировано 23 ноября 2011 года.
9. Элисон П. Гальвани и Монтгомери Слаткин. «Оценка чумы и оспы как исторического селективного давления на аллель устойчивости к ВИЧ CCR5-Δ32» Х
10. Маркс П.А., Алькабес П.Г., Друкер Э. (2001). "Последовательное заражение человека вирусом иммунодефицита обезьян нестерильными инъекциями и появление эпидемического вируса иммунодефицита человека в Африке". Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 356 (1410): 911-20. doi:10.1098/rstb.2001.0867. PMC 1088484. PMID 11405938.