Menschen lange wurden vereitelt durch ‚das Fieber‘. Verweise auf malaria berüchtigten febricity gefunden werden, über die Antike, aus den Schriften der vier tausend Jahre alten vedischen weisen des alten Indien zu den griechischen Arzt Hippokrates. Aber die Krankheit, verursacht durch eine Gruppe von Parasiten gehören zu der Gattung Plasmodium, hat unruhigen unsere Vorfahren und nahen verwandten für viel mehr. Eine Reihe von malaria-Arten infizieren Affen und Vögel über die Tropische Welt und wir wissen jetzt, dass etwa 50.000 Jahren die Vorfahren der Plasmodium falciparum, der Parasit verantwortlich für die meisten der aktuellen menschlichen Belastung der Krankheit, sich von gorillas infizieren Parasiten, die können uns anstecken.
Dies bedeutet, dass in unserer Geschichte, wo die ökologischen Bedingungen in der Lage gewesen, zur Unterstützung der Moskitos, die überträger der Krankheit (einschließlich der Marschen von Kent sowie in der 19th Jahrhundert) haben wir begleitet durch die Blut-Parasiten, die viele glauben, dass einer der größten Mörder der Menschen in der menschlichen Geschichte. Berichte von malaria tötet die Hälfte der Menschen, die jemals gelebt haben, sind wahrscheinlich zu weit daneben, dennoch.
Angesichts dieser gemeinsamen Geschichte, die Sie vielleicht erwarten, dass Menschen entwickelt haben, Wege zu neutralisieren, die verheerenden Auswirkungen der malaria. In evolutionären Begriffen, die Einsätze sind hoch—falciparum-malaria ist die tödlichste bei kleinen Kindern—es ist also ein deutlicher Vorteil für die Anpassung an den beat der Parasit. Und, weil die evolution arbeitet mit dem neuen Mutationen in der DNA verursachen, dass die Gene, die Arbeit auf neue und andere Möglichkeiten, Anpassungen gab, dass unsere Vorfahren ein bis gegen den Parasiten gefunden werden sollte über das menschliche Genom.
Eine solche Anpassung wurde entdeckt, in den 1950er-Jahren, als Anthony Allison beobachtet, dass es tendenziell mehr Menschen mit Sichelzellanämie trait in Malaria-Gebiete als Orte, ohne die Krankheit. Vielleicht, dachte er, denn die Sichel-Zelle-Merkmal Einfluss auf die Funktion von Menschen, die Blut-Zellen, Sie bot eine Art Schutz gegen malaria-Parasiten, die gedeihen infizieren Ihre Gastgeber, die Blut-Zellen. Diese Idee war eine Entwicklung von der „Malaria-Hypothese‘, erfunden im Jahre 1948 von dem berühmten Genetiker JBS Haldane, die vorgeschlagen, dass bestimmte menschliche Züge, insbesondere denen der Blutgruppen, steigt zu den hohen Frequenzen in einigen Populationen, weil Sie schützen Menschen vor malaria. Die Beziehung zwischen Sichelzellanämie und malaria wurde bald bestätigt, wenn die Kinder in Uganda mit Sichel-Zelle-Merkmal gezeigt wurden haben weniger malaria-Parasiten in Ihrem Blut als solche ohne das Merkmal. Sichel-Zelle-Merkmal ist jetzt bekannt, verursacht durch einen einzelnen Buchstaben ändern, in den genetischen code und ist das kanonische Beispiel der menschlichen evolution und Infektionskrankheiten.
Epidemiologische Forschung in den vergangenen Jahren hat erneut unter Beweis gestellt die Anpassung des Menschen an malaria. Aber weiter zu gehen und zu untersuchen, die Auswirkungen von malaria auf unsere DNA erfordert große, gut kuratiert Datensätze von DNA aus den ganzen Tropen. Und, weil ein Großteil der Belastung von malaria in Afrika, dessen Bevölkerung zu den am meisten genetisch vielfältig auf der Erde, müssen wir auch sorgfältig darüber nachdenken, die statistische Ansätze herauszuarbeiten, die echte genetische Signale aus dem hintergrund variation.
Adressierung alte Probleme mit neuen Daten
Große Datenmengen und statistischen Methoden sind seit kurzem Dank der großen langfristigen internationalen Zusammenarbeit. Eine solche Zusammenarbeit ist das Malaria-Genom-Epidemiologie-Netz (MalariaGEN), einem globalen Netzwerk von malaria-Forscher, die zusammen gearbeitet haben, über die letzten 20 Jahre, um zu bauen den grössten Datensatz, der von menschlichen genomen noch zusammengebaut für malaria-Forschung.
In einem neuen Papier mit den Daten von über 17.000 Menschen in neun afrikanischen Ländern, Vietnam und Papua-Neuguinea haben wir untersucht, inwieweit die Anpassung an malaria verlassen hat Spuren im menschlichen Genom. Wir verwendeten eine Methode namens “ Genome Wide Association Study (GWAS) vergleicht die DNA von Menschen, die Opfer von schwerer malaria mit einem Steuer-Satz von Menschen, die nicht die Krankheit haben. Das Konzept einer GWAS ist einfach: Sie Scannen diese beiden Gruppen von genomen zu suchen, systematische Unterschiede in den genetischen code zwischen der malaria-Fälle, und die Bevölkerung kontrolliert. In der Praxis ist das zwar unglaublich schwer, da es viele stellen im Genom, an denen diese beiden Gruppen unterscheiden sich möglicherweise aus Gründen, die nichts mit der malaria. Dennoch, mit der entsprechenden Sorgfalt ist es möglich zu identifizieren, die Regionen des Genoms, in denen solche Unterschiede auftreten, und diese den Nachweis der Verbindung mit malaria-Anfälligkeit und der Hinweis, dass Sie möglicherweise eine Rolle gespielt haben, in der evolution gegen malaria.
Blut-Zell-evolution
Unserer GWAS gefunden fünf Regionen des Genoms mit überzeugenden Beweis von der Verbindung mit malaria. Begrüßenswert ist, dass vier dieser Regionen enthalten Gene, die mit Blut-Zellaufbau und-Funktion, die man erwarten kann, da dies ist, wo die Parasiten angreifen. Die meisten überzeugendes argument für die genetische Assoziation mit malaria ist der gen-Steuerung der Sichel-Zelle-Merkmal, die oben erwähnt werden. Individuen mit diesem Merkmal wurden bis zu zehn mal weniger wahrscheinlich an malaria zu erkranken, als solche ohne. Wir fanden weitere Hinweise zum Schutz vor malaria-das gen, das steuert die wichtigsten menschlichen ABO Blutgruppen. Unsere Analyse unterstützt die bisherige Arbeit hat gezeigt, dass Blut der Gruppe O in Afrika bietet einen gewissen Schutz vor schwerer malaria. Aber diese Verbindung ist Komplex, und seltsam, Sie sind in einem größeren Risiko der Ansteckung mit schwerer malaria in Papua New Guinea mit dieser Blutgruppe. Unsere Analyse bestätigt unsere jüngste Entdeckung, dass die einzelnen Buchwerte der Dantu Blut-Gruppe geschützt sind, von malaria. Diese Blutgruppe ist selten, jedoch, und derzeit vor allem Menschen aus Ostafrika, insbesondere Kenia.
Während wir sind zuversichtlich, dass alle fünf dieser Regionen sind im Zusammenhang mit malaria, zusammen nur für etwa 10% der genetischen Beitrag zur malaria-Anfälligkeit. Angesichts der Größe des Datensatzes dieses eine Rätsel: es liegt nahe, dass, obwohl wir wissen, dass es mehr genetische Varianten, die Einfluss auf eine individuelle malaria-Anfälligkeit, wir wissen nicht, was Sie sind. Eine Möglichkeit ist, dass malaria-Anfälligkeit wird gesteuert durch viele genetischen Varianten, die sich über das gesamte Genom, die jeweils mit einem kleinen Effekt. Diese so genannte polygene Modell der Anpassung wird zunehmend verwendet, um zu erklären Prädisposition für eine Reihe von Krankheiten, und obwohl unsere Methode ist weniger gut an die Kommissionierung bis diese Art von signal, es ist ein Weg für die zukünftige Arbeit. Eine andere Möglichkeit ist, daß die variation in besonders komplexen Regionen des Genoms, die schwer zu erreichen sind mit unseren aktuellen Daten, die beteiligt ist. Schließlich ist es auch möglich, dass der Parasit hat sich entwickelt, Sie zu überwinden menschliche Anpassung in einem evolutionären Wettrüsten. Parasiten und Menschen wurden angepasst, um einander in leicht unterschiedlicher Weise, in verschiedenen teilen der Welt, also die Mutationen, die helfen gegen die Parasiten in Ost-Afrika ist vielleicht nicht so hilfreich, in West-Afrika. Zukünftige Arbeit ist geplant, um die faszinierende Idee der human-Parasit koevolution.
Also die loci, die wir gefunden haben Gefahren worden, um mit hoher Frequenz, die durch Natürliche Selektion, wie Haldane vorgeschlagen? Gut ja und Nein. Wir haben festgestellt, dass diese Varianten systematisch häufiger zu finden bei Personen aus Subsahara-Afrika, als aus Regionen, in denen malaria weniger verbreitet, zeigt, wie die Genome der Afrikaner wurden geformt durch Jahrtausende der Ansturm von den malaria-Parasiten. Aber die Varianten selbst sind sehr unterschiedlich zu einander, wobei einige sehr selten, außer in bestimmten geografischen Standorten, und einige fanden, dass bei hoher Frequenz der ganzen Welt. Dies deutet darauf hin, dass weitere Faktoren könnten eine Rolle spielen werden. Unser Whitepaper erläutert die möglichen Fortschritte im Verständnis, dass große, koordinierte Daten-sharing-Netzwerke bieten können, in den Kampf gegen diese die meisten alten Feind.