Эволюция возбудителей малярии: от обезьян к человеку

Подготовила Елена Клещенко

Патогены человекообразных обезьян и человека, вызывающие малярию, входят в один и тот же подрод Laverania. Исследование группы соавторов из Великобритании, Франции, Кении и Габона помогло оценить время расхождения этих групп, а также показало, что специализация паразита к инфицированию нашего вида совпала по времени с увеличением численности человечества.

«Чтобы исследовать эволюционную историю всех известных членов подрода Laverania и ответить на вопрос, почему P. falciparum — единственный сохранившийся вид, который успешно адаптировался к людям, мы секвенировали множественные генотипы всех известных видов Laverania», — пишут авторы статьи в Nature Microbiology. Изоляты для исследования собрали у горилл и шимпанзе на охраняемой природной территории в Габоне. ПЦР выявила положительные образцы крови у четырех горилл и семи шимпанзе. Используя комбинацию коротких ридов (Illumina MiSeq или HiSeq 2000) и длинных ридов (Pacific Biosciences), исследователи секвенировали ДНК 19 генотипов паразитов, принадлежащих к шести видам: P. praefalciparum, P. blacklocki, P. adleri, P. billcollinsi, P. gaboni и P. reichenowi.

Чтобы реконструировать особенности эволюции P. falciparum, авторы работы использовали методы филогенетики и сравнительной геномики. Они выявили 4 350 ортологичных генов, которые имеются у всех семи видов и показали, что линия P. falciparum отделилась от линии, ведущей к P. praefalciparum, 40 000—60 000 лет назад (значительно позже, чем появился человек современного типа).

Однако P. falciparum окончательно адаптировался к заражению людей, по-видимому, намного позднее: плотность и человеческих, и обезьяньих популяций была невысока, и в увеличении специализации не было необходимости. «Мы показали, что успешное инфицирование людей P. falciparum началось недавно, и было множество [случаев инфекции], а не один, как предполагалось ранее», — пишут авторы. Примерно 11 000 лет назад численность плазмодия начала уменьшаться и достигла минимума около 5000 лет назад, в период быстрого расширения численности человечества из-за появления сельского хозяйства. В это время, вероятно, началось приспособление малярийных комаров к питанию преимущественно человеческой кровью, и линия паразита, более приспособленная к обитанию в человеческом организме, начала распространяться.

Авторы работы отследили пути генов, которыми обменивались клады паразитов при возникновении вида, заражающего преимущественно людей. Они особо отметили локус, содержащий ген rh5, который кодирует компонент, важный для проникновения плазмодия в эритроцит. Перемещение этого кластера генов стало одним из ранних ключевых событий в «освоении» нового хозяина, за которым последовала реконфигурация и тонкая настройка генного репертуара для дальнейшей адаптации к хозяину и переносчику.

Очередное подтверждение высокого совершенства этой адаптации — недавняя публикация в PNAS: запах людей, инфицированных малярийных плазмодием, становится более привлекательным для комаров. Авторы работы предполагают, что вещества, измеряющие запах инфицированного, могут служить биомаркерами малярии.

Источник

Thomas D. Otto et al. // Genomes of all known members of a Plasmodium subgenus reveal paths to virulent human malaria // Nature Microbiology, 3, 687–697 (2018) DOI: 10.1038/s41564-018-0162-2