Впервые в мире обнаружены люди, приспособившиеся к яду на генном уровне
Внешне обитатели Анд, сжившиеся с мышьяком, ничем не отличаются. Но на генном уровне они — мутанты
Фото: Redux Pictures / EAST NEWS
Аргентинская деревушка Сан-Антонио-де-лос-Кобрес находится высоко в горах, в пустыне Атакама. Сюда, на высоту 4 тысячи метров, можно добраться по официально "самой страшной железной дороге мира", убегающей серпантином вверх. По прибытии отчаянных туристов у поезда встречают местные жители, продающие яркие полосатые пончо из шерсти гуанако. Интересно, что все эти люди мутанты в буквальном смысле слова. Благодаря наличию AS3MT в организме местного населения (а их в аргентинской деревне порядка 5 тысяч человек) удивительным образом утилизируется мышьяк. Они могут принять смертельную дозу яда и даже не заметить этого: большая часть отравы выводится организмом с мочой.
— Ген AS3MT обеспечивает выработку фермента, нейтрализующего токсическое действие мышьяка. Это первый в истории науки случай естественного отбора людей по принципу толерантности к мышьяку,— рассказала "Огоньку" генетик Каролинского института Швеции Карин Броберг, которая стала первооткрывателем нового типа человека.— Можно сказать, что нам удалось увидеть недавние эволюционные изменения в организме современного человека.
Сделать открытие ученым помогли мумии, обнаруженные в пустыне Атаками пару лет назад. Высушенные тела возрастом 7000 лет неплохо сохранились под масками из глины и рыбьего клея, но особенно поразил ученых химический состав волос — они были пропитаны мышьяком. Оказалось, что почва здесь представляет собой километры вулканических пород, содержащих огромное количество тяжелых металлов, в том числе мышьяка. В подземных источниках его здесь примерно в 20 раз больше безопасного уровня (0,01 микрограмма на литр). Люди пришли сюда около 11 тысяч лет назад, а полезная мутация закрепилась, судя по всему, примерно 7-8 тысяч лет назад — в образцах более ранних захоронений ген AS3MT не обнаружен.
— Мы планируем найти подобные случаи адаптации к мышьяку в других местах,— говорит профессор Карин Броберг.— Кроме того, было бы интересно узнать, какие еще токсичные вещества из окружающей среды или пищевых продуктов человек научился усваивать в процессе эволюции.
Великий и ужасный
Тот факт, что люди научились усваивать именно мышьяк — удивителен, ведь это одно из самых ядовитых веществ на Земле. Для летального исхода человеку достаточно вдохнуть или проглотить несколько миллиграммов производного мышьяка арсина. Опасность мышьяка и его соединений в том, что они, как правило, не имеют ни запаха, ни вкуса. Именно эти свойства сделали мышьяк идеальным средством отравления. Историки до сих пор спорят, почему у Наполеона, официально умершего от рака желудка, в волосах оказалось повышенное содержание мышьяка: то ли его постепенно подмешивали в пищу, то ли это следствие вдыхания частичек обоев, покрашенных популярной в то время зеленой краской, содержащей мышьяк. Более или менее сносно химики научились выявлять факт отравления мышьяком только к середине XIX века.
Сегодня мышьяк в том или ином виде постоянно попадает в организм человека — вместе с материалом зубных пломб, морепродуктами, аэрозолями для уничтожения насекомых и сигаретным дымом. Если мышьяк попадает в почву, то им оказывается заражена питьевая вода, овощи, фрукты, особенно виноград и виноградные вина.
— В России проблема повышенного содержания мышьяка в атмосфере существует в городах, где есть связанные с ним промышленные производства,— говорит руководитель лаборатории эколого-гигиенической оценки и прогнозирования токсичности веществ НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды Оксана Синицына.— Но при этом у нас есть районы, где его традиционно много в воде. Как правило, это северные районы России. Но вообще определение мышьяка входит в рутинный перечень загрязнений, которые регулярно контролируются.
Экологи говорят о том, что до сих пор повышенную опасность представляют заброшенные цеха, где когда-то производили (а потом утилизировали) начинку для химического оружия, в частности так называемую росу смерти — люизид. Этот отравляющий боевой газ на основе мышьяка в перерыве между Первой и Второй мировой войной накапливали все страны, включая СССР. Сейчас подобных производств нет. Но вопросы по урегулированию норм применения ядовитых веществ, которые активно используются в быту, медицине и промышленности,— больное место для любого государства. Например, вплоть до начала 1960-х мышьяк использовали в качестве лекарства, "улучшающего кровь", провоцируя онкологию. А в той же самой Аргентине еще в 1980 году ртутью отравили более полутора тысяч младенцев: пеленки дезинфицировали новым средством, содержащим яд.
— В человеческой популяции, как мы видим, есть люди, предки которых сумели приспособиться к новым условиям окружающей среды, а есть те, кто наоборот слишком чувствителен к токсическим веществам,— говорит профессор Карин Броберг из Каролинского института.— Ведь во множестве стран есть районы, где люди подвергаются длительному воздействию мышьяка, содержащегося в питьевой воде, и при этом так и не приспособились к нему. Их тоже нужно исследовать, потому что это зона риска, о которой должны предупреждать токсикологи.
Модифицированный рабочий
Сколько людей имеют геном, особо чувствительный к химикатам, вопрос сложный. По данным российских ученых из Уфимского НИИ медицины труда и экологии человека, таковых примерно 10 процентов. Здесь уже в течение 7 лет изучают геном человека и находят маркеры, которые могут определить, насколько человек подвержен вредному влиянию токсичных веществ.
— Современные методики позволяют выявить людей, у которых генетически обусловлена повышенная восприимчивость к вредным факторам предприятий химической и нефтехимической отрасли,— рассказывает руководитель лаборатории молекулярно-генетических исследований Уфимского НИИ медицины труда и экологии человека Денис Каримов.— Если у человека обнаруживается какой-либо маркер в геноме, мы можем посоветовать ему избегать каких-то профессий, чтобы предотвратить развитие профессионального заболевания. Правда, тут возникает этический момент: эту информацию должен знать только пациент, потому что, если она попадет к работодателю, может возникнуть дискриминация по генетическому принципу — никто не хочет лишний раз оплачивать страховку.
Оказывается, что одинаковая доза того же кадмия для человека с одним генотипом совершенно безвредна, а с другим - грозит сильнейшей аллергией и поражением печени.
Изучение подобных особенностей генома дало и другой результат — ученые этой лаборатории разрабатывают генно-инженерные препараты для выведения тяжелых металлов. Известно, что у большинства людей они накапливаются в тканях и вызывают хроническое отравление. Уфимские ученые придумали особую генно-инженерную конструкцию, которая будет встроена в бактерию — основу препарата. Попав в организм, белковая часть препарата будет связываться с ионами тяжелых металлов и выводить их из организма.
Новый поворот
— В последнее время в США появились работы о людях, которые чрезвычайно быстро адаптировались к новым химическим веществам в окружающей среде,— говорит профессор Карин Броберг.— В связи с этим очень интересен вопрос: сможем ли мы приспособить человеческий геном к все более загрязняющейся окружающей среде? Если да, то это приведет к новому витку естественного отбора.
Из относительно недавней истории человечества нам известны подобные случаи: например, в Африке некоторые люди выработали устойчивость к малярии, а в Европе в геноме человека произошли изменения, позволившие взрослому организму переваривать молоко. Но сегодня важным фактом адаптации становится именно скорость реакции на изменяющуюся среду — в науке подобный феномен называется "поворот на универсализацию". Пока на этом пути человека сильно обгоняют другие существа — тараканы, крысы и городские птицы.