Как фрагменты древних вирусов в геноме человека влияют на организм

В ДНК человека существует геном тысяч различных древних ретровирусов

В нашем ДНК содержатся гены не только наших прямых предков. Как мы рассказывали ранее, каждый современный человек содержит гены неандертальцев. Но, как выяснилось, и это еще не все. В нашем ДНК также присутствуют следы вирусов, которые когда-то атаковали организм древних людей. Поиски этих самых следов помогает ученым понять какими болезнями болели люди тысячи лет назад. Но, самое главное, что древние вирусы, вполне возможно, в наших организмах, вполне возможно, играют определенную роль в современных заболеваниях, таких как рак. Причем в последнее время ученые находят этому все больше подтверждений.

Какую роль играют древние вирусы в геноме

Еще несколько десятилетий назад считалось, что эндогенные вирусные элементы, то есть следы древних вирусов, которых в организме человека существуют тысячи, находятся в организме человека в спящем состоянии, и ни как себя не проявляют. Их относили к категории так называемой “мусорной ДНК”, то есть части генома, которая не выполняет никакой функции, а просто существует.

Однако в последние несколько лет это предположение стало вызывать сомнения. Дело в том, что наука сильно шагнула вперед в плане изучения генов. Новые, более чувствительные методы позволяют гораздо точнее определить влияние генов на те или иные процессы в организме, а также определять, когда они активны, а когда находятся действительно в спящем состоянии.

Следы ретровирусов в геноме достались человеку от древних предков

Древние вирусы и раковые опухоли

В недавнем исследовании группа ученых сконцентрировала свое внимание на активации одного из древних вирусов в здоровых тканях людей, больных онкологией. Особенно их интересовали ткани вокруг опухолей. Напомним, что здоровые клетки, которые расположены вокруг злокачественных, играют важную роль в развитии онкологии. Фактически, рак заставляет их работать на себя, о чем мы рассказывали ранее.

В своем исследовании ученые использовали образцы тканей, взятые после смерти почти у 950 человек. Они включали 54 типа здоровых тканей, обнаруженных по всему телу, в том числе в таких ключевых органах, как головной мозг, сердце, почки, печень и пр. Авторы работы проанализировали какие из генов были “включены”. Определить их ученые смогли по специфическим нитям РНК.

Ученые исследовали следы древних вирусов вокруг раковых опухолей

Авторы пытались найти доказательства существования активных «человеческих эндогенных ретровирусов» (HERV), имеющихся в геноме. Одним из таких вирусов является HML-2. Он появился в геноме человека несколько сотен тысяч лет назад. Причем его удалось обнаружить только в геноме человека. У других же приматов, ближайших родственников людей, его нет.

Во всех 54 образцах здоровых тканей ученые обнаружили активный HML-2. Причем наиболее активным вирус был в гипофизе и щитовидной железе, а также в здоровых тканях вокруг опухолей. Об этом ученые сообщают в издании PLOS Biology.

Как древние вирусы влияют на раковые опухоли

Остается открытым главный вопрос — что HERV делает в здоровых клетках, и как влияет на раковую опухоль? По мнению ученых, при активации HERV, вирусные фрагменты не дают полноценных вирусов, которые могут заразить клетки. Скорее всего в результате их активации клетки начинают строить определенные молекулы РНК, которые впоследствии побуждать клетки строить определенные белки.

Никаких доказательств того, что HERV каким-либо образом влияет на течение болезни и, тем более провоцирует появление рака, у ученых нет. Однако, по мнению исследователей, HERV можно использовать как потенциальные биомаркеры рака. То есть по наличию HERV в тех или иных тканях, теоретически, можно диагностировать заболевание.

В ближайшее время ученые хотят выяснить, как HERV ведут себя в злокачественных клетках. Причем команда планирует уделить внимание не только HML-2, но и другим эндогенным ретровирусам. Вполне возможно, что новое исследование даст больше ответов на вопросы. Однако даже нынешнее исследование является ярким подтверждением тому, что геном древних вирусов в нашем организме находится вовсе не в спящем состоянии, как это считалось ранее.

Надо сказать, что это уже не первый случай, когда выясняется, что “мусорная ДНК” на самом деле не является «мусорной», а выполняет определенную функцию в организме. Ранее мы рассказывали о том, что “мусорная ДНК” может влиять на наркотическую зависимость человека. Отсюда следует, что дальнейшее изучение HERV, возможно, поможет лучше понять природу некоторых заболеваний и найти новые, более эффективные методы лечения и диагностики.

Как палеогенетика помогла расшифровывать ДНК древних людей?

Современные люди унаследовали часть ДНК от неандертальцев

В каждом из нас что-то от неандертальцев. К такому выводу пришел шведский палеогенетик Сванте Паабо, за что удостоился Нобелевской премии по физиологии и медицине. Отныне эта новая область исследований, находящаяся на стыке археологии и молекулярной генетики, позволяет изучать древнюю ДНК в биологических останках и ископаемых организмах. Вклад Паабо в эту дисциплину огромен – на протяжении нескольких десятилетий он занимался разработкой химических и биоинформационных материалов, с помощью которых удалось обнаружить, что геном современных людей содержит следы ДНК вымерших родственников, отделившихся от наших предков сотни тысяч лет назад. Оказалось, что неандертальцы и Homo sapiens скрещивались на протяжении тысячелетий совместного существования. По этой причине от 1% до 4% генома современных людей происходит от неандертальцев. Но вот что особенно интересно – эти унаследованные гены имеют физиологическое значение и сегодня, например, влияя на то, как наша иммунная система реагирует на инфекции.

Секвенирование генома – исследование всей последовательности ДНК человека для определения мутаций (генетических повреждений в ДНК), которые являются причиной особенностей организма и наследственных болезней.

Что такое палеогенетика?

Большая часть истории человечества охватывает около 200 000 лет. Мы знаем об этом благодаря сохранившимся свидетельствам – во время эпохи голоцена (12,000 лет назад) теплая погода и относительно стабильный климат способствовали зарождению земледелия, городов, государств и других признаков цивилизации, однако письменность была скорее исключением.

Чтобы узнать больше о нашем далеком прошлом, историки опираются на архивы, а археологи по кусочкам собирают такие сохранившиеся материалы как керамика, посуда, оружие и погребальные принадлежности. Подобные артефакты разбросаны по миру и нередко сбивают ученых с толку.

В 1999 году Сванте Паабо основал (и до сих пор возглавляет) Институт эволюционной антропологии Макса Планка в Лейпциге.

Вещи, обнаруженные при раскопках, могут предоставить массу информации о жизни древних людей, однако определить с их помощью этническую принадлежность и миграции невозможно. Но благодаря внедрению новых мощных методов изучения древней ДНК, все изменилось.

Интересный факт
Паабо — сын Нобелевского лауреата Суне Бергстром, которая удостоилась премии в 1982 году за открытие простагландинов — биохимических соединений, влияющих на артериальное давление, температуру тела, аллергические реакции и другие физиологические явления.

За последние пять лет произошла настоящая революция в доступности и масштабах генетического тестирования, которое можно проводить на останках доисторических людей и животных. Секвенирование генома, как известно, позволяет собрать намного больше данных, чем другие тестирования и позволяет проводить подробные сравнения между отдельными людьми и популяциями.

Все мы немного неандертальцы

Первый результат секвенирования генома был получен в 2010 году. Он показал, что у современных людей из Европы и Азии в среднем 2% общей ДНК с неандертальцами. Этот подход также позволил обнаружить Денисовского человека (лат. Homo denisovensis) – ранее неизвестный вид древних людей, связь с которым унаследовали жители Азии и Австралии. Удивительным образом палеогенетика открывает нам далекое прошлое, одновременно прокладывая путь в будущее.

Больше по теме: Эволюция человека – как изменятся наши лица в будущем?

Нобелевская премия 2022

Всего несколько десятилетий назад восстановление ДНК из костей возрастом 40 000 лет считалось невозможным, так как со временем ДНК распадается на множество более коротких фрагментов, значительно затрудняя идентификацию подлинных генетических изменений. Стоит ли говорить насколько это сложная задача, к которой приковано всеобщее внимание.

Чтобы определить структуру генома необходимо выделить ДНК и подвергнуть ее обработке для получения информации с помощью специального прибора – секвенатора. При этом использование древней ДНК не ограничивается нашими близкими родственниками и позволяет отследить эволюцию человека с древнейших времен.

Не пропустите: Эволюция иногда поворачивает назад: как рыбы с суши вернулись в воду

С помощью секвенирование генома мы узнаем много нового о наших далеких предках

Несколько десятилетий назад Паабо и его команда использовали новый метод изучения древней ДНК, продолжив разработку способов ее извлечения из окаменелых образцов и генетического материала. В конечном итоге их подход позволил извлекать все более древние участки генома у животных и предках человека, включая неандертальцев.

Основополагающие исследования Паабо породили совершенно новую научную дисциплину — палеогенетику. Выявляя генетические различия, которые отличают всех живых людей от вымерших гоминидов, а. его открытия создают основу для изучения уникальности нашего вида, – отметил Нобелевский комитет.

Нельзя не отметить и особый подход Паабо к работе – благодаря содержанию лабораторий в чистоте, независимому повторению и воспроизведению результатов в разных лабораториях, группа Паабо избежала ряда ошибок, которые беспокоили исследователей в этой области.

Хотите всегда быть в курсе последних открытий в области науки и высоких технологий? Подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram и вы точно не пропустите ничего интересного!

Невозможное возможно

Нобелевская премия по физиологии и медицине, помимо прочего, стала очередным подтверждением теории эволюции – мы знаем, что первые представители Homo sapiens появились в Африке около 300 000 лет назад. В то время наши ближайшие родственники, неандертальцы, проживали за пределами Африки, заселив Европу и Западную Азию. Выходит, около 70 000 лет назад группы Homo sapiens и неандертальцев сосуществовали на больших территориях Евразии на протяжении десятков тысяч лет.

Извлечь из древних костей геном и прочитать его — задача, грандиозная не только по важности, но и по трудности.

Как показали полученные результаты, последний общий предок неандертальцев и Homo sapiens жил на Земле около 800 000 лет назад – по этой причине последовательности ДНК неандертальцев больше похожи на последовательности ДНК современных людей, происходящих из Европы или Азии, чем на последовательности ДНК обитателей Африки.

Когда Homo sapiens мигрировал из Африки, по крайней мере две вымершие популяции гоминидов населяли Евразию: неандертальцы жили в западной части континента, тогда как денисовцы населяли его восточные части, – объясняет лауреат Нобелевской премии.

Ранее ученые установили, что в Денисовой пещере обитали и неандертальцы.

Напомним, что обнаружение останков Денисовского человека, также принадлежит Паабо и его коллегам – в 2008 году они занимались секвенированием фрагмента кости возрастом 40 000 лет, обнаруженного в Денисовой пещере на юге Сибири.

Подробнее об открытии новых видов древних людей можно прочитать здесь.

«До недавнего времени — может быть, 1400 поколений назад — исчезнувшие с лица планеты гоминиды смешались с нашими предками и внесли свой вклад в нас с вами», – говорит Нобелевский лауреат. Выходит, у современных людей европейского или азиатского происхождения от 1% до 4% генома происходит от неандертальцев. Вот такие чудеса науки, здорово, правда?

Правда ли, что оспа обезьян передалась людям уже в 2017 году

Ученые изучили ДНК вируса оспы обезьян и сделали важные выводы

В мае 2022 года по миру начала распространяться оспа обезьян — в начале июня болезнью заразилось около 900 человек. Факт того, что заболевание появилось на территории Великобритании, Канады, Австралии и других стран очень встревожил многих ученых. Дело в том, что раньше это заболевание встречалось исключительно во влажных тропических лесах Африки, а в другие части мира не проникало. Возникла опасность начала новой пандемии, поэтому в аэропортах начали тщательно проверять здоровье пассажиров и, в случае обнаружения хоть каких-то симптомов, отправлять их на карантин. Недавно британские ученые изучили ДНК распространившегося по миру штамма и выяснили, что он передавался между людьми уже в 2017 году, просто этого никто не замечал. За все это время вирус мутировал — стал ли он опаснее, чем раньше?

Кратко о вирусе оспы обезьян

Возбудителем оспы обезьян является вирус, который относится к семейству Poxviridae. Его главными носителями, вопреки названию, являются не приматы, а грызуны. Он передается от животному человеку в результате тесного контакта или взаимодействия с фекалиями или другими выделениями организма. Во многом заболевание похоже на натуральную оспу — симптомы почти те же, но течение более легкое. За последнее время смертью заканчивались только 3–6% случаев заражения.

Фотография вируса оспы обезьян

Первый случай передачи вируса от животного человеку был зафиксирован в 1970 году. Нулевым пациентом был девятилетний мальчик из Демократической Республики Конго. После этого болезнь время от времени обнаруживалась и у других жителей Африки, но за пределы этого континента вирус не выходил.

Распространение оспы обезьян

До сих пор исследователи считали, что новый штамм вируса возник в Западной Африке в 2022 году и только потом появился в Европе. Однако, изучение его генетического кода показало, что «новый» вирус возник несколько лет назад и до сих пор просто не привлекал к себе большого внимания.

Родиной оспы обезьян является Африка

По данным за 6 июня, в мире насчитывается около 900 человек с вирусом оспы обезьян. Ученые изучили обнаруженный у них вирус на генетическом уровне и выяснили, что он имеет много общего с вирусами, которые вызывали небольшие вспышки оспы в Африке в период с 2017 по 2019 год. Несмотря на то, что новый штамм имеет до 47 мутаций, он с большой долей вероятности является «потомком» возбудителя предыдущих вспышек.

Вирус оспы обезьян обычно циркулировал только в Африке, но недавно вышел за ее пределы

Как мутирует вирус оспы обезьян?

Примечательно, что 47 мутаций — это очень много. Ранее ученые были уверены, что вирус оспы обезьян обзаводится примерно одной мутацией в год. Теперь выяснилось, что он мутирует очень быстро, что тоже вызывает большие опасения. На данный момент все хорошо, и эволюция не идет вирусу на пользу — мутации сделали его менее заразным. Но ученые считают, что в определенный момент вирус оспы обезьян может стать более приспособленным к распространению. Поэтому всем странам нужно сохранять бдительность и быть готовыми к действиям против распространения заболевания.

Странам важно не допускать завоза оспы обезьян

Считается, что чем меньше вирус циркулирует между людьми, тем меньше у него шансов получить мутацию для повышения заразности. Поэтому человечеству сейчас нужно всеми способами остановить волну заражений. Это можно сделать путем быстрого обнаружения заразившихся людей и отправки их на карантин. Еще лучше — провести вакцинацию населения, но специальной вакцины против обезьяньей оспы на данный момент не существует.

Также исследователи очень опасаются распространения птичьего гриппа. Вот причины.

Вакцинация против оспы обезьян

Сейчас единственный вариант — это использование вакцины против натуральной оспы, потому что считается, что она уменьшает тяжесть заболевания. Если вирус действительно начнет сильно распространяться, в первую очередь будут вакцинированы люди из группы риска: стоящие на передовой врачи, пограничники и работники экстренных служб. После этого очередь может дойти до людей с хроническими заболеваниями, потому что у них болезнь может вызвать осложнения.

Специальной вакцины против оспы обезьян не существует, но есть вакцина против натуральной оспы

В 1960 году вакцинация помогла предотвратить эпидемию оспы в Москве. Думаете, в то время была такая же паника как при пандемии коронавируса? А вот и нет.

Дает ли ветрянка иммунитет от оспы обезьян?

Многих людей наверняка интересует ответ на вопрос — дает ли факт перенесения ветрянки иммунитет от оспы обезьян? Безо всяких сомнений, ветрянка не дает защиту от оспы, потому что это принципиально разные болезни. Как уже было отмечено выше, возбудителем оспы обезьян является вирус из семейства Poxviridae. А ветряная оспа возникает после проникновения в организм вируса Varicella Zoster из семейства Herpesviridae.

Вирус ветряной оспы

ВНИМАНИЕ! Проверьте прямо сейчас, подписаны ли вы на наш канал в Дзене. Там вы можете найти статьи, которые не публикуются на сайте.

Если хотите узнать больше об оспе и проблемах, которая она принесла людям, читайте этот материал. А вообще, пишите в комментариях, что вы думаете об очередной проблеме, с которой столкнулось человечество? Можете присоединиться к нашему чату в Telegram.