Виноваты ли в нашем ожирении гены предков
Ожирение часто списывают на гены предков, которые не успели приспособиться к цивилизации. Однако вряд ли эта гипотеза заслуживает большого доверия – хотя бы потому, что мы до сих пор не знаем всего ни об эволюции ожирения, ни о его механизмах.
Те, кто хоть раз задумывался о собственном лишнем весе, наверняка слышал слово «палеодиета». Суть её в том, что нужно питаться так, как питались наши очень далёкие предки, жившие охотой и собирательством, и тогда никакого лишнего веса не будет. У этого есть простое и изящное эволюционное объяснение: наши гены, регулирующие обмен веществ, просто не успели приспособиться к цивилизационному прогрессу.
Как питались древние охотники-собиратели? Если им везло и они убивали большого зверя, то сразу же наедались. Но потом им какое-то время приходилось жить впроголодь: охота – дело непредсказуемое, а собирательство не всегда может накормить до отвала. Поэтому генетический аппарат, управляющий калориями, должен был учитывать, что за моментами пищевого изобилия следуют периоды полуголодного существования. То есть какая-то часть питательных веществ должна была накапливаться в удачное для охоты время, чтобы потом поддерживать человека в трудный период.
Иными словами, наши гены с незапамятных времён рассчитаны на запасание жира, и теперь, во времена изобилия, они продолжают работать по-прежнему, наращивая жировую ткань в ненужных количествах и провоцируя развитие диабета второго типа. Чтобы такого не происходило, нужно придерживаться палеодиеты (в которой, например, главная пищевая роль отводится белкам, поскольку наши предки изначально жили преимущественно на животных белках, и лишь потом, научившись возделывать землю, получили изобилие растительных углеводов).
Годом рождения этой гипотезы можно считать 1962 год, когда генетик Джеймс Нил (James Neel) из Мичиганского университета (США) в своей статье в журнале American Journal of Human Genetics обратил внимание на то, что 99% своей истории человек либо объедался до отвала, либо мучился от голода (подчёркиваем – речь идёт не об истории «человека цивилизованного», а об истории человека как биологического вида). Сейчас гипотеза «запасливых генов» и обосновываемые ею палеодиеты пользуются огромной популярностью среди широкой публики, однако в научных кругах насчёт них есть большие сомнения.
Дело в том, что со временем накопились данные, которые в лучшем случае не подтверждали – а в худшем вообще опровергали – связь между предковыми генами, изменившимся образом жизни и ожирением. Причём данные эти поступают как от генетиков, так и от антропологов. Например, в феврале нынешнего года исследователи из Института Сенгера (Великобритания) опубликовали в American Journal of Human Genetics статью, где пытались увязать модификации в 65 генах, которые могли бы быть «генами запасливости», с вероятностью диабета второго типа. Как оказалось, разные генетические варианты никак не влияли на продолжительность жизни их обладателей и на вероятность заработать метаболическое расстройство.
Здесь можно, конечно, сказать, что авторы работы просто взяли для анализа не те гены. С другой стороны, антропологи из Университета Рохемптона и Университета Кембриджа (Великобритания) в нынешнем же году сообщили на страницах Biology Letters, что древние охотники-собиратели в действительности ели гораздо чаще их потомков-земледельцев, и что в современно эпидемии ожирения смена пищевых привычек, возможно, играет не такую уж большую роль.
В целом, в гипотезе Джеймса Нила всё правильно: гены действительно влияют на вес тела, и их влияние действительно могло меняться под действием естественного отбора. Но, вероятно, жировые запасы дают – или давали – совсем не те преимущества, о которых принято рассуждать. Например, Эндрю Прентис (Andrew Prentice) из Лондонской школы гигиены и тропической медицины выяснил, что у аборигенов западноафриканской Гамбии репродуктивный успех напрямую зависит от веса тела: если женщина сильно худеет, у неё прекращается овуляция, напротив, полные женщины исправно зачинают и рожают детей. То есть «гены запасливости» влияют в данном случае не столько на шанс выжить самому, сколько на шанс оставить потомство.
Хорошо, пусть так, но ведь всё равно такой генотип обеспечивает эволюционное преимущество? Однако, если полнота и накопление жира помогали выживать нашим предкам и потому соответствующие гены перешли к нам – то почему не все современные люди страдают от избыточного веса? Ведь все мы должны быть наследниками наиболее успешных в эволюционном смысле, а потому наиболее склонных к полноте предков. Избыточный вес должен был бы стать столь же универсальным человеческим признаком, как развитый мозг и прямохождение. Между тем даже в США, которые, как считается, больше всех страдают от ожирения, 60-70% людей не имеют проблем с избыточным весом.
Конечно, можно было бы ожидать, что те народы, которые в прошлом осваивали неблагоприятные территории, будут более подвержены ожирению и диабету, потому что для них «гены запасливости» должны были быть особенно важны. Но потомки европейцев, оказывается, гораздо устойчивее к метаболическим заболеваниям такого рода, чем потомки коренных жителей обеих Америк и тихоокеанских островов, хотя условия жизни в Европе всегда были намного хуже.
По мнению Джона Спикмена (John Speakman) из Абердинского университета (Великобритания), такая переоценка роли «генов запасливости» в наших метаболических проблемах происходит из-за упрощённого понимания эволюции. Сам он вместе с Клаасом Вестертерпом (Klaas R. Westerterp) из Университета Маастрихта (Нидерланды) в прошлом году выпустил в Disease Models & Mechanisms статью, в которой они анализировали несколько десятков генетических вариаций, влияющих на массу тела. Исследователей интересовало, не могут ли генетические вариации спасти во время голода. И, как выяснилось, не очень-то много от «генов запасливости/ожирения» в этом случае и зависело.
В то же время, если подойти с другой стороны, полнота могла вредить даже древним охотникам-собирателям. Пока у человека не было оружия, он сам частенько становился чужой добычей, и тут избыточный вес никак не мог быть преимуществом. Потом, когда у нас появились стрелы, копья и проч., более крупные индивидуумы получили возможность выжить самим и передать свои «гены полноты» в следующие поколения – но не из-за преимуществ избыточного веса, а просто потому, что он перестал представлять угрозу. Если в такой ген попадёт мутация, которая, например, увеличит жировой запас, то она также закрепится в популяции, потому что негативный эффект от неё будет не слишком велик, чтобы подпасть под действие естественного отбора. Ген будет как бы дрейфовать в поколениях, впервые же гипотеза о дрейфующих генах ожирения была высказана в 2008 году самим Джоном Спикменом в журнале International Journal of Obesity. (Повторим, что речь идёт по-прежнему о достаточно отдалённых временах, о том, извлекали наши предки какую-то пользу из избыточного веса или нет.) В этом случае ожирение действительно будет развиваться из-за несоответствия между генами и образом жизни, но несоответствие будет заключаться вовсе не в том, что изменился рацион и порядок питания.
У избыточного веса и сопряжённых с ним проблем могут быть и другие причины, помимо генетических. Например, ожирение может развиться, если ребёнок недополучал питательных веществ во время внутриутробного развития. Здесь ключевыми игроками оказываются эпигенетические механизмы, когда активность генов меняется не из-за изменений в «буквах» генетического текста, но из-за влияния молекулярных механизмов, обслуживающих ДНК тех или иных генов. Считается, что эпигенетические машины, «услышав» материнский стресс, настраивают метаболизм ребёнка на тяжёлые условия жизни. Однако если после его появления на свет жизнь уже наладилась, такая настройка генетической активности сыграет против него. Другая гипотеза объясняет распространение ожирения тем, что мужчины перестали в буквальном смысле сражаться за женщин.
Наконец, есть ещё и климатическое объяснение, связывающее избыточный вес с адаптацией к тому или иному климату. Действительно, более других подвержены ожирению и диабету второго типа потомки аборигенов Южной и Центральной Америки. Согласно «климатической» гипотезе, люди, после миграции из Африки осевшие на территориях умеренного климата, сжигают свои калории для самообогрева. У тех же, кто попал в итоге в тёплый климат, метаболизм работает медленнее, и потому они более других накапливают жир. Подробно разнообразные гипотезы возникновения ожирения описаны в статье Элизабет Генне-Бэкон (Elizabeth Genné-Bacon), опубликованной в Yale Journal of Biology and Medicine, в сокращённом виде с ними можно познакомиться на портале Science News.
Но вряд ли какой-то одной из таких гипотез стоит отдавать предпочтение. Как бы банально это ни звучало, современный человек страдает от ожирения сразу из-за нескольких факторов, каждому из которых посвящено по гипотезе. Просто нужно помнить, что давление естественного отбора не было постоянным по ходу развития человека, и даже в пределах одного-двух поколений течение характер эволюции мог меняться. «Гены полноты» могли какое-то время быть эволюционным преимуществом, но потом его могли перехватить, например, «гены худобы», а потом и те и другие вообще могли стать эволюционными попутчиками и просто дрейфовать из поколения в поколение, не тревожимые естественным отбором. Да и про различия в природных условиях для разных человеческих популяций не стоит забывать. (Справедливости ради стоит уточнить, что «гены полноты» могут быть те же самыми, что и «гены худобы», но отличаться набором мутаций.)
При всём при том мы до сих пор не вполне представляем себе, что за гены могут быть виновны в ожирении и что за механизмы тут работают. Чего стоит история с известнейшим геном FTO (fat mass and obesity-associated protein), мутации в котором часто сопряжены с появлением избыточного веса. Однако связь между теми или иными модификациями в FTO и вероятностью ожирения далеко не всегда была понятна. И вот совсем недавно в некодирующих областях его ДНК нашли регуляторные последовательности, управляющие активностью другого гена, который тоже связан с ожирением. Их разделяет несколько сотен оснований, и, чтобы понять, как последовательность в одном влияет на активность другого, специалистам из Чикагского университета (США) пришлось строить трёхмерную модель хромосомы, которая включала оба гена.
Пространственные петли и изгибы хромосомной ДНК как раз позволяли сблизиться последовательностям, которые были бы далеко друг от друга, будь ДНК прямой, как палка. А ведь FTO считается одним из самых изученных генов, связанных с избыточным весом. Практический же вывод из всего этого можно сделать, наверное, такой, что безошибочный подбор диеты станет возможен лишь спустя ещё годы усилий медицинских и биологических исследований ожирения и диабета.
