Для Джулиана Хопкина из Уэльского университета в Суонси очевидной отправной точкой был ген STAT6 (сокр. от signal transducer and activator of transcription 6 — «передатчик сигнала и активатор транскрипции 6»). Этот ген кодирует молекулу, которая передает легким сигналы о воспалении. Два наблюдения показали, что это способствует как развитию астмы, так и защите от паразитов. Когда ученые активировали ген STAT6 у мышей, грызуны полностью теряли резистентность к заражению гельминтами. Паразиты захватывали их тела. Однако ученые обратили внимание на то, что мыши с деактивированным геном невосприимчивы также к искусственно вызванной у них астме. Как бы сильно ни старались исследователи, мыши не заболевали астмой.

У людей есть более 150 вариантов гена STAT6, диапазон которых меняется от повышенной до заниженной чувствительности. Обеспечит ли та или иная версия гена такой же результат в другой среде?

Начиная с 2002 года международная команда ученых вела сравнительное исследование. Члены команды отправились в сельский район Син-Чан, где астма встречалась редко, а паразиты были распространены повсюду. Крестьяне использовали свои экскременты в качестве удобрения — древняя и вполне разумная практика (зачем зря тратить ценные питательные вещества?), широко распространенная на Западе до начала ХХ столетия. (В США для обозначения содержимого ночных горшков использовали эвфемизм «ночная почва».) В итоге эти крестьяне невольно подвергали себя нескончаемому повторному заражению гигантским круглым червем Ascaris lumbricoides. В этой общине имела место классическая схема заражения по принципу 20/80: у пятой части шестисот детей, прошедших обследование, была обнаружена тяжелая форма заражения паразитами. У оставшихся 80% детей было относительно мало гельминтов.

Далее Хопкин проанализировал взаимосвязь между вариантами гена STAT6 и паразитарной нагрузкой. В провинции Син-Чан была обнаружена корреляция между геном STAT6, усиливающим иммунный ответ, и более низким уровнем заражения паразитами. Однако в Великобритании, где паразиты стали далеким воспоминанием, у людей с тем же вариантом гена STAT6 была выше вероятность развития таких заболеваний, как сенная лихорадка, астма и атопический дерматит. Верно оказалось и обратное: в Великобритании носители версий гена STAT6, в меньшей степени вызывающих воспалительный ответ, реже болели астмой, а в Китае чаще заражались гельминтами.

Исследователи, работавшие в сельских районах Мали, пошли еще дальше, изучив поведение гена STAT6 в сочетании с другим вариантом этого гена, увеличивающим выработку сигнальной молекулы интерлейкина-13. В развитых странах оба варианта были связаны с аллергией, а вот в Мали они защищали от заражения кровяным сосальщиком Schistosoma haematobium. Такая защита носила аддитивный характер: у носителей обоих вариантов гена было меньше всего кровяных сосальщиков.

Генетики Маттео Фумагалли и Мануэла Сирони из научно-исследовательского института Eugenio Medea в Бозизьо-Парини (Италия) проанализировали общую картину отношений между человеком и гельминтами. Они предположили, что паразиты оставили самый глубокий отпечаток на геноме тех людей, которые были больше всего подвержены воздействию паразитов и патогенов в недавнем эволюционном прошлом. Вместо того чтобы сравнивать конкретные варианты генов, они проанализировали человеческие популяции во всем мире.

Результаты первого исследования Фумагалли и Сирони, опубликованные в 2009 году, подтвердили идею Уэйнстока о существовании корреляции между наличием гельминтов и воспалительными заболеваниями кишечника. Шесть вариантов гена, связанных с целиакией и воспалительными заболеваниями кишечника, чаще встречались в тех группах населения, которые сталкивались в прошлом со множеством вирусных и бактериальных инфекций, а также с огромным количеством гельминтов. Два этих фактора естественного отбора были тесно увязаны друг с другом. Постоянно угнетая иммунную систему хозяев, гельминты делали их более восприимчивыми к бактериальным и вирусным условно-патогенным микроорганизмам. Однако если заражение гельминтами не убьет человека немедленно, вирусная или бактериальная инфекция может и довольно часто делает это. В процессе эволюции иммунная система человека принимала ответные меры, укрепляя оборону против условно-патогенных микроорганизмов-захватчиков.

В ходе второго всемирного исследования ученые изучали гены, лежащие в основе астмы. Они обнаружили тесную взаимосвязь двадцати вариантов генов с количеством и разнообразием гельминтов в недавнем эволюционном прошлом. Двенадцать из них принимали непосредственное участие в процессе образования астмы и аллергии. Некоторые варианты воздействовали на рост регуляторных Т-клеток. Другие увеличивали количество эозинофилов — клеток, помогающих изгонять гельминтов из кишечника. Были также варианты генов, повышающие чувствительность клеток с высоким содержанием аллергических антител, таких как мастоциты и базофилы — клетки, причиняющие людям большие страдания в сезон сенной лихорадки.

Ученые пришли к выводу, что патогены, особенно гельминты, представляют собой самый сильный из всех изученных до сих пор факторов естественного отбора, воздействующих на геном человека, — даже более сильный, чем питание и климат. В процессе эволюции наша кожа стала светлой, чтобы мы могли жить в условиях недостаточного количества солнечного света и витамина D на высоких широтах. Кроме того, у нас появился ген фермента лактазы, позволяющий пить молоко животных. Однако все эти примеры адаптации блекнут на фоне того, как в процессе эволюции мы научились справляться с заражением вирусами, бактериями, одноклеточными и особенно гельминтами. Эти спутники человека оказали более сильное влияние на его генетическое разнообразие, чем любой другой фактор. А их наследие включает в себя варианты генов, связанные не только с целиакией и воспалительными заболеваниями кишечника, но и с диабетом первого типа и рассеянным склерозом.

В исследованиях Фумагалли и Сирони имелись слабые места, главным из которых было предположение, что там, где сейчас много патогенов, их всегда было в избытке. Однако на основании результатов сравнительных исследований вариантов одного гена ученым удалось нарисовать портрет генома, в значительной степени сформировавшегося под влиянием гельминтов, причем человеческие популяции с самой большой паразитарной нагрузкой оказались также больше всего генетически предрасположенными к развитию аллергии, астмы, воспалительных заболеваний кишечника и, возможно, аутоиммунных заболеваний.

В связи с этим возник один щекотливый вопрос.

Эпидемия астмы началась среди людей, которые с генетической точки зрения были меньше всего подвержены развитию аллергии. К числу этих людей относились главным образом европейцы из более высоких широт, где паразиты хотя и присутствуют, но в прошлом их там было меньше, чем в регионах с теплым климатом. Увеличение количества проблемных генов в группах населения, в большей степени подверженных воздействию паразитов и патогенов, в духе «это в твоих генах» объясняло тот тревожный факт, что среди детей иммигрантов, недавнее эволюционное прошлое которых прошло в тропиках, часто бывает более высокий уровень аллергии в таких странах, как Австралия, Соединенные Штаты Америки и Великобритания. Дети иммигрантов не только чаще контактировали с тараканами и клещами в силу социально-экономических реалий; генетически усиленная противогельминтная защита делала их более подверженными чрезмерной реакции на эти белки.