Эволюция и происхождение болезней

Категория реферата: Рефераты по медицине
Теги реферата: виды докладов, решебник 10 класс
Добавил(а) на сайт: Kazjuchic.

Люди имеют легкий доступ к различным наркотикам, особенно к алкоголю и табаку, которые ответственны за большое число болезней и преждевременных смертей. И хотя люди всегда использовали психоактивные вещества, проблема получила широкое распространение только в новых условиях: доступность концентрированных наркотиков и новые, прямые способы их потребления (в частности - инъекции). Большинство этих веществ, включая никотин, кокаин и опиум, появились в процессе естественного отбора среди растений для защиты растений от насекомых. Так как люди разделяют общее эволюционное наследие с насекомыми, многие из этих субстанций также влияют на нашу нервную систему.

Эта перспектива предполагает, что не только неполноценные люди и больные общества подвержены опасности наркотиков; каждый из нас уязвим, так как наркотики и наша биохимия имеют долгую историю взаимодействия.

Относительно недавнее, стремительное распространение рака молочной железы, вероятно, является результатом изменившихся условий среды. Boyd Eaton и его коллеги из Emory University сообщают, что частота заболевания раком молочной железы в "несовременных" обществах гораздо меньше, чем в США. Они выдвинули гипотезу, критическим фактором является промежуток времени между первой менструацией и первой беременностью, что связано с общим числом менструальных циклов в течение жизни.

В обществах охотников и собирателей, первая менструация случалась в возрасте около 15 лет или позже, через несколько лет следовала беременность с несколькими годами ухода за ребенком, затем вскоре новая беременность. Менструации, и связанный с ними высокий уровень отрицательно влияющих на клетки груди гормонов, были возможны только в течение периода между окончанием вскармливания ребенка и новой беременностью.

В современных же обществах первые месячные проходят у девочек в 12-13 лет, - вероятно из-за высокого содержания жиров в пище, что позволяет даже очень юной женщине выносить ребенка; а первая беременность случается через десятки лет после этого или никогда. Женщина в обществе охотников и собирателей имела в течение жизни 150 менструальных циклов, тогда как у современной женщины это число - 400 и более. Из этого не следует, что первая беременность должна проходить до 20 лет, но вероятно, некоторая симулирующая беременность, гормональная терапия может снизить риск рака молочной железы. Опыты по проверке этой идеи проводятся в University of California at San Diego .

Компромиссы и принуждения.

Компромиссы присущи любой адаптации. Если бы кости рук были в три раза толще, они бы никогда не ломались, но люди превратились бы в неуклюжих существ, вечно занятых поиском источников кальция.

Такие компромиссы существуют на генетическом уровне. Если мутация дает репродуктивное преимущество в общем, ее частота в популяции будет стремиться к росту, даже если она приводит к болезням. Люди с двумя копиями гена серповидных клеток (sickle cell gene), например, испытывают страшные боли и умирают в молодости. Люди с двумя копиями "нормального" гена с большей вероятностью умрут от малярии. Но люди, имеющие и тот, и другой ген, защищены от обеих болезней. В районах с высоким уровнем малярии такие люди наиболее жизнеспособны. Что является здоровой аллелью в таких условиях? Вопрос не имеет ответа. Не существует одного нормального человеческого генома, - есть только гены.

Многие другие вызывающие болезни гены также могут оказаться полезными, по крайней мере, в некоторых условиях. Так как цистовидный фиброз (cystic fibrosis) является причиной смерти одного из двух с половиной тысяч кавказцев, можно предположить, что ответственный за эту болезнь ген должен быть удален из генофонда. Но он продолжает существовать. Недавние исследования Gerald B. Pier из Harvard Medical School дали этому объяснение, - единичная копия гена цистовидного фиброза уменьшает вероятность заболеть брюшным тифом - болезнью с 15 процентной смертностью.

Старение - еще один из примеров генетических компромиссов. В 1957 г. один из авторов настоящей статьи (Williams) предположил, что гены, вызывающие старение и смерть тем не выбраковываются отбором, так как они вызывают другие эффекты, дающие преимущества в молодости, когда сила отбора сильнее. Например, гипотетический ген, управляющий метаболизмом кальция, таким образом, что кости быстрее восстанавливаются при переломах, но который также вызывает постепенное отложение кальция на стенках артерий. Влияние таких генов с множественными эффектами наблюдалось на примере фруктовых мух и мучных жуков, но для людей пока не обнаружено конкретных примеров. Другим примером может служить подагра, возникающая, когда сильный антиоксидант, мочевая кислота, образует кристаллы, оседающие в суставах. Антиоксиданты, как известно, замедляют старение, и уровень мочевой кислоты у различных видов приматов обнаруживает корреляцию с их средней продолжительностью жизни. Вероятно, высокий уровень мочевой кислоты выгоден большинству людей, так как замедлят старение, тогда как меньшинство расплачивается за это подагрой.  

Существуют и другие факторы, способствующие ускоренному старению. Например, сильный иммунитет защищает нас от инфекций, но при этом является причиной почти не заметного повреждения тканей. Также возможно, что большинство генов, вызывающих старение независимо от возраста не приносят никаких преимуществ, - они не ухудшают репродуктивную функцию настолько, чтобы естественный отбор выбраковал их.

Так как эволюция протекает только в направлении, определенном вектором времени, всякие изменения в строении организма опираются на уже существующие структуры. Как отмечено в начале этой статьи, глаз у позвоночных устроен не лучшим образом. Но глаз кальмара свободен от этого дефекта, - в нем сосуды и нервы находятся сбоку от глазного яблока, проникая в него в нужном месте и препятствуя отслоению сетчатки. Человеку же с глазами просто не повезло; сотни миллионов лет тому назад, у наших предков, слой клеток, который стал светочувствительным, был расположен иначе, чем у предков кальмара. Это различие в расположении клеток и определило два различных направления эволюции, которая, как известно, необратима.

Аналогично можно объяснить, почему простой акт глотания может представлять угрозу для жизни. Наши дыхательные и пищеварительные пути пересекаются потому, что у наших далеких предков - двоякодышащих рыб, отверстие для вдыхания воздуха располагалось по понятным причинам на кончике морды и вело в некое пространство, разделяемое с пищеварительными путями. Поэтому нам приходится мириться с возможностью того, что пища может закупорить наши легкие.

Путь естественного отбора может привести даже к фатальному тупику, как в случае с аппендиксом, этим рудиментом, который наши предки использовали в пищеварении. Так как он уже давно не выполняет этой функции, и при этом может в случае инфекции убить своего хозяина, следует ожидать, что естественный отбор удалит его. Реальность сложнее. Аппендицит возникает, когда воспаление вызывает опухоль, которая пережимает артерию, несущую кровь к аппендиксу. Кровоток защищает от размножения бактерий, так что всякое уменьшение кровотока способствует инфекции, которая еще больше увеличивает опухоль. Когда кровоток полностью перекрывается, свободное размножение бактерий приводит к разрыву аппендикса. Узкий аппендикс в особенности может стать жертвой такого сценария, так что парадоксальным образом естественный отбор способствует большому аппендиксу. Таким образом, эволюционный анализ показывает, что некоторые "слабые места" в организме могут даже поддерживаться силой естественного отбора.

Эволюция дарвиновской медицины.

Не смотря на силу парадигмы Дарвина, эволюционную биологию только сейчас начали признавать как науку, важную для медицины. Большинство болезней уменьшают жизнеспособность, так что может показаться, что естественный отбор может объяснить только здоровье, но не болезнь. Дарвиновский подход имеет смысл только тогда, когда объектами исследований становятся те черты, которые делают нас уязвимыми для болезни. Предположение о том, что естественный отбор максимизирует здоровье, также неверно, - отбор максимизирует репродуктивный успех генов, даже если этот успех сопряжен с ухудшением здоровья индивидуума - носителя генов.

Принятие дарвиновской медицины зачастую затруднялось неправильным ее пониманием. Эволюционный подход к функциональному анализу часто считали чем-то наподобие наивной телеологии или витализма. И конечно, где бы эволюция и медицина не упоминались вместе, возникал призрак евгеники. Исследования уязвимости человека перед болезнями, проведенные с точки зрения дарвинизма, могут принести людям большую пользу, но это еще не значит, что мы должны пытаться улучшить собственный биологический вид. Напротив, этот подход предупреждает, что видимые генетические дефекты могут иметь еще не выявленное адаптивное значение, что не существует одного "нормального" генома, и что представление о "нормальности" является упрощенческим.

Эволюционный подход дает глубокий анализ связи между болезнью и здоровьем, может интегрировать несовместимые подходы в медицине и предложить новые способы терапии. Его универсальность и сила должны привести к признанию эволюционной биологии как базовой медицинской науки.

Кальманович Дмитрий

Поделитесь этой записью или добавьте в закладки