Гены, способствующие диабету 

Свидетельства сильного генетического компонента в развитии диабета представляют собой эволюционную загадку. Почему столь опасная болезнь столь распространена в очень многих человеческих популяциях, когда можно было бы ожидать, что она постепенно исчезнет по мере того, как генетически восприимчивые к ней люди вымрут в результате естественного отбора и не произведут на свет детей, несущих опасные гены?

Два объяснения, применимые к некоторым другим наследственным заболеваниям, — повторные мутации и выход из-под действия отбора — в случае диабета могут быть быстро исключены. Что до первого, если бы распространенность диабета была столь же низка, как распространенность мышечной дистрофии (около одного случая на 10,000), частота возникновения соответствующих генов могла бы быть объяснена повторными мутациями, т.е. тем, что дети со вновь возникшей мутацией рождаются с той же скоростью, с какой вымирают прежние носители заболевания. Однако никакие мутации не возникают так часто, чтобы проявляться у 3-50% всех новорожденных, что представляет собой фактическую частоту диабета в западном обществе.

Второе объяснение обычно приводят генетики, когда в ответ на эволюционную загадку говорят, что диабет убивает только пожилых, чей детородный возраст миновал, так что смерть стариков-диабетиков не создает отрицательного отбора Предрасполагающих к диабету генов. Несмотря на то, что такое объяснение весьма популярно, это утверждение неверно по двум очевидным причинам. Хотя диабет второго типа у европейцев возникает по преимуществу после 50 лет, на Науру, в Индии и в других неевропейских странах он поражает людей репродуктивного возраста — 20-30 лет, и особенно беременных женщин, чьи новорожденные дети также подвергаются повышенному риску. Например, сегодня в Японии больше детей страдают диабетом второго типа, чем первого, несмотря на то что последний даже называется юношеским диабетом. Более того (как обсуждалось в главе 6), в традиционных сообществах, в отличие от современных жителей западных стран, ни в какие лета человек не может рассматриваться как “вышедший из репродуктивного возраста” и не имеющий значения в плане отбора, потому что бабушки и дедушки очень существенно влияют на снабжение продовольствием, социальный статус и выживание своих детей и внуков.

Поэтому нам следует предположить, что до того, как мы неожиданно перешли к западному стилю жизни, гены, предрасполагающие к диабету, поддерживались естественным отбором. Действительно, такие гены, должно быть, неоднократно независимо возникали и подхватывались естественным отбором, потому что генетических нарушений, приводящих к диабету второго типа, выявлены десятки. Какую пользу приносили нам раньше связанные с диабетом гены и почему теперь они доставляют нам неприятности?

Не забудьте: главный эффект гормона инсулина — позволить нам запасать в виде жира пищу, которую мы поглощаем, и предотвратить расходование уже накопленных жировых запасов. Тридцать лет назад эти факты заставили генетика Джеймса Нила предположить, что диабет возникает вследствие работы “бережливого генотипа”, который позволяет его носителям особенно эффективно запасать поступающую с пищей глюкозу в виде жира. Например, возможно, что некоторые из нас особенно быстро реагируют немедленным выбросом инсулина на малейшее повышение концентрации глюкозы в крови. Этот генетически заданный быстрый отклик позволит тем из нас, кто обладает таким геном, переводить глюкозу в жир без того, чтобы концентрация глюкозы в крови стала достаточно высокой и привела к выделению излишков с мочой. При периодически возникающем изобилии пищи носители такого гена будут использовать питательные вещества более эффективно, запасать жир, быстро набирать вес и тем самым оказываться способными выжить при последующем голоде. Такие гены были бы преимуществом в условиях непредсказуемо чередующихся времен изобилия и скудости, характеризовавших традиционный образ жизни, но они приведут к ожирению и диабету в современном мире, когда люди перестают быть физически активными, добывают пищу только в супермаркетах и день за днем поглощают высококалорийную еду. Сегодня, когда многие из нас потребляют содержащие много сахара продукты и редко занимаются спортом, “бережливый генотип” способствует развитию диабета. Мы толстеем; мы никогда не испытываем голода, во время которого жир сжигался бы; наша поджелудочная железа постоянно выделяет инсулин до тех пор, пока не теряет способность выдерживать такой уровень или пока наши мышечные и жировые клетки не делаются резистентными к инсулину; и кончается все это диабетом. Пол Циммет, вслед за Артуром Кестлером, называет это распространение провоцирующего диабет западного стиля жизни в странах третьего мира “кока-колонизацией”.

Мы, жители западных стран, так привыкли получать предсказуемое количество пищи в предсказуемое время каждый день, что нам трудно представить себе непредсказуемые колебания между частым дефицитом продовольствия и редкими периодами изобилия, которые были обычны для жизни почти всех людей на протяжении всей истории человечества до недавних пор и которые сохраняются и сейчас во многих уголках мира. Я часто сталкивался с подобными флуктуациями во время своих полевых исследований среди новогвинейцев, все еще добывающих пропитание земледелием, охотой и собирательством. Например, мне запомнился случай, когда я нанял дюжину мужчин, чтобы перенести тяжелый груз по крутой горной тропе. Мы добрались до лагеря перед самым закатом, ожидая, что там нас уже ждет другая группа носильщиков, которые должны были доставить продовольствие, но из-за взаимного недопонимания они так и не пришли. Я ожидал, что усталые и голодные люди, оказавшиеся без еды, просто растерзают меня. Вместо этого мои носильщики добродушно посмеялись и сказали: “Что ж, нет еды — это пустяки. Мы просто ляжем спать на голодный желудок и подождем до завтра, а тогда уж наедимся”. Зато уж в тех случаях, когда мои друзья-новогвинейцы забивают свиней, то они устраивают пиршества, длящиеся несколько дней, и количество съеденной пищи поражает даже меня (меня, которого друзья когда-то называли “бездонной бочкой”!), а некоторые люди серьезно заболевают от переедания.

Таблица 11.2.

Примеры обжорства в тех случаях, когда пища имеется в изобилии

Эти истории иллюстрируют способы, с помощью которых люди приспосабливаются к амплитуде маятника, часто, но нерегулярно раскачивающегося от голодовки до обжорства на протяжении всей нашей эволюционной истории. В главе 8 я приводил причины частого голода в условиях традиционного образа жизни: нехватку продовольствия, связанную с непредсказуемыми результатами охоты, непогоду, более или менее предсказуемые сезонные вариации доступности пищи, непредсказуемые погодные условия, меняющиеся от года к году, незначительные или отсутствующие возможности запасать и хранить излишки продовольствия, отсутствие государственного управления или других способов организовать хранение продовольствия, его транспортировку и обмен между большими территориями. В таблице 11.2 приведены некоторые случаи обжорства в традиционных сообществах в разных регионах мира, когда еда делается доступной в изобилии.

В таких условиях традиционного существования индивиды, обладающие “бережливым” генотипом, оказываются в выигрышном положении, поскольку могут запасать больше жира во времена изобилия, сжигать меньше калорий в скудные времена и таким образом легче переживать голод. Большинству людей, за исключением наших современников, характерный для западного образа жизни страх перед ожирением и клиники для его лечения показались бы нелепыми, полной противоположностью традиционному здравому смыслу. Те гены, которые сегодня предрасполагают нас к диабету, могли раньше помогать пережить голод. Точно так же наша любовь к сладкой и жирной пище и к соленому, предрасполагающая к диабету и к гипертонии, когда соответствующие желания так легко удовлетворить, раньше заставляла искать редкие и ценные питательные вещества. Обратите внимание на иронию эволюции, которую я отмечал и в отношении гипертонии. Те из нас, чьи предки лучше всего переносили голод в африканской саванне десятки тысяч лет назад, теперь подвергаются самому высокому риску умереть от диабета, связанного с изобилием продовольствия.

Таким образом, стиль жизни “то густо, то пусто”, традиционно присущий всем человеческим популяциям, привел к естественному отбору генов в направлении “бережливого” генотипа, который хорошо нам служил в тех условиях, но сегодня привел к тому, что буквально все популяции, ведущие западный образ жизни с его непрерывным изобилием пищи, приобрели предрасположенность к диабету. Но тогда почему же, если наши рассуждения верны, индейцы пима и жители Науру — рекордсмены по распространенности диабета? Я думаю, дело в том, что они в недавнем прошлом подверглись исключительной селекции в пользу “бережливого” генотипа. Пима изначально разделяли с другими индейцами периодически случающиеся голодовки. Потом они пережили длительный период голодания и отбора в конце XIX века, когда белые поселенцы, разрушившие ирригационную систему индейцев, лишили их урожая. Те пима, которые выжили, были еще лучше, чем другие индейцы, генетически приспособлены переносить голод, запасая жир, когда пища бывала доступна. Что касается островитян Науру, то они пережили две сильнейшие волны естественного отбора в пользу “бережливого” генотипа, за которыми последовал период “кока-колонизации”.

Во-первых, как и другие обитатели островов Тихого океана (но в отличие от населения континентальных регионов), популяция жителей Науру была основана людьми, некогда совершавшими на каноэ длившиеся несколько недель путешествия между островами. По многочисленным достоверным данным, при таких длительных переходах многие или большинство плывших в каноэ умирали от голода; выживали только те, кто изначально имел больше всего жировых запасов. Поэтому-то жители островов Тихого океана в целом имеют тенденцию к полноте.

Во-вторых, жители Науру отличались даже от жителей других островов тем, что пережили во время Второй мировой войны чрезвычайный голод и имели высочайший уровень смертности, что привело, вероятно, к еще большему распространению в их популяции предрасполагающих к диабету генов. После войны неожиданное богатство, свалившееся на Науру в результате разработки фосфатов, доступ к изобильной пище и отсутствие необходимости в физической активности привели к рекордному распространению ожирения.

Три набора данных, относящихся к людям, и два — относящихся к животным, говорят в пользу гипотезы Нила о “бережливом” генотипе. Не страдающие диабетом жители Науру, индейцы пима, афроамериканцы и австралийские аборигены имеют постпрандиальный (т.е. измеренный вскоре после принятия большой дозы глюкозы) уровень инсулина в плазме крови, в несколько раз более высокий, чем у европейцев. Горцы Новой Гвинеи, австралийские аборигены, масаи из Кении и другие народности, ведущие традиционный образ жизни, отличаются уровнем глюкозы в крови гораздо более низким, чем белые американцы. При наличии неограниченных запасов продовольствия склонные к диабету популяции жителей островов Тихого океана, индейцев и австралийских аборигенов обнаруживают большую, чем европейцы, склонность к ожирению: сначала они набирают вес, потом у них развивается диабет.

Что касается животных, то лабораторные крысы — носительницы генов, предрасполагающих к диабету и ожирению, лучше переносят голод, чем нормальные крысы, иллюстрируя тем самым преимущество таких генов в условиях периодического голодания. У израильской дневной песчанки, приспособившейся к жизни в пустыне и частой нехватке пищи, при содержании в лаборатории на диете “для крыс западного типа”, предполагающей изобилие пищи, развиваются высокий уровень инсулина, резистентность к инсулину, ожирение и диабет. Однако эти симптомы исчезают, когда песчанка ограничена в еде. Таким образом, предрасположенные к диабету лабораторные крысы и израильская песчанка служат моделями, демонстрирующими пользу “бережливых” генов и динамику выделения инсулина в традиционных условиях “то густо, то пусто”; они также показывают, во что обходятся эти гены, когда грызун живет в “условиях супермаркета”.