Разные пути адаптивных реакций: возникновение устойчивости к малярии

Адаптация к тропическим регионам требует ответа на воздействие факторов как неживой, так и живой природы — специфической микрофлоры, паразитов, возбудителей различных заболеваний.

В параграфе 5.1 мы рассмотрели один из возникших в ходе эволюции генетических механизмов защиты от характерной для тропических и субтропических областей малярии — серповидность эритроцитов, вызываемая геном HbS. Но ген серповидноклеточности, обеспечивающий устойчивость к Plasmodium falciparum, — лишь наиболее широко известный вариант защиты от опасного заболевания. На сегодняшний день выявлено не менее 12 генов, определяющих эритроцитарную устойчивость к различным формам малярии: НЬС (Западная Африка); HbD (некоторые регионы Индии); HbO (Аравия); НЬЕ (Юго-Восточная Азия).

В Африке наиболее распространена малярия фальципарум, а среди пигмеев заболеваемость ею — одна из самых высоких: среди пигмеев ЦАР, например, более 50% детей в возрасте до 12 лет поражено Р. falciparum [African pygmies, 1986]. Соответственно, у пигмеев обнаруживается один из самых высоких в мире показателей гетерозиготности по обеспечивающему устойчивость к малярии фальципарум гену HbS: 28,1% среди взрослых.

Такой высокий показатель гетерозиготности показывает, что в африканских популяциях проходила активная биологическая адаптация к воздействию Р. falciparum. Вероятно, несколько десятков поколений спустя, вид Homo sapiens в Африке смог бы достигнуть локальной эволюционной победы над малярией фальципарум, как это произошло в отношении Р. vivax.

Малярия вивакс теперь почти не встречается в Африке и распространена в основном в Азии. Фактором риска заболевания этой формой малярии является группа крови Даффи. Характерные для нее антигены Fyⁱ и Fy^b локализуются на поверхности эритроцитов и работают как «входные ворота» для малярийного плазмодия. При отсутствии этих антигенов, т. е. при Даффи-негативном фенотипе Fyfa-b-J, р vivax не может проникнуть сквозь клеточную стенку, а вне эритроцита плазмодий более уязвим: под действием нейтрофилов и макрофагов сыворотки крови он подвергается фагоцитозу, разрушению и удаляется из кровеносного русла. Даффи-негативный фенотип наиболее часто встречается у африканцев (негроидов), соответственно они обладают иммунитетом по отношению к форме малярии, вызываемой Р. vivax. Это расценивается как результат удачной генетической адаптации африканских популяций к малярии вивакс, которая в прошлом была здесь эндемичным заболеванием [Фогель, 1990].

Помимо генетических адаптаций, в популяциях тропической Африки возник целый ряд культурных приспособительных реакций, которые позволяют снизить риск заболевания малярией. Очень интересный вариант взаимодействия культурных и генетических механизмов, повышающих устойчивость к Plasmodium falciparum, рассмотрела Ф. Джексон [Jackson F. L. С., 1990].

Исследовательница обратила внимание на обратную зависимость между частотами аллеля HbS и потреблением в пищу корнеплода кассавы в разных группах населения Либерии. На северо-западе страны, где относительно высока частота серповидно-клеточной анемии, потребление кассавы сравнительно невелико: она употребляется в пищу в основном в период засухи и в начале дождливого сезона. Но в центральных и юго-восточных районах, где кассава круглый год остается основой рациона всех возрастных групп населения, частоты аллеля HbS значительно ниже, чем в северных группах.

Изучение химического состава продукта показало, что в нем содержатся цианогенные гликозиды. В кишечнике человека они превращаются в цианид, тиоцианид и цианат, которые всасываются в кровеносное русло. В крови человека цианид, тиоцианид и цианат могут связываться с белками малярийного плазмодия и таким образом задерживать развитие паразита в эритроцитах. В районах, эндемичных по малярии, включение в рацион значительного количества блюд из кассавы оказывает профилактический эффект в отношении малярии. Поскольку цианиды способны проникать через плацентарный барьер и с материнским молоком передаваться ребенку, они обеспечивают защиту от малярии даже у грудных младенцев. По мере взросления, в соответствии с местными традициями, первый продукт, который помимо материнского молока входит в рацион ребенка — каша из кассавы. В результате, даже после прекращения грудного вскармливания, «разрыва» в поступлении цианидов в организм не происходит, и ребенок постоянно находится «под прикрытием» химических веществ, затрудняющих развитие в его организме Р. falciparum.

Таким образом, в пределах одного региона Западной Африки обнаруживаются разные варианты адаптации к влиянию паразитических микроорганизмов: на северо-западе — биологический, а на юго-востоке — культурный, основанный на применении специфической диеты.