Ученые раскрыли неожиданную причину, по которой люди разучились вырабатывать витамин C

В научных кругах произошел значительный пересмотр устоявшихся представлений об эволюции человека и других приматов. Учебники утверждают, что наши предки потеряли способность производить витамин C за ненадобностью. Однако, исследования, проведенные биологами из Юго-западного медицинского центра Техасского университета (UT Southwestern), показывают, что в этом могла быть не только экономия ресурсов, но и вполне определенный эволюционный резон.

Большинство животных синтезируют витамин C с помощью фермента L-гулонолактоноксидазы (GULO). Примерно 60-70 миллионов лет назад у наших предков-приматов ген GULO мутировал, и фермент перестал работать. Подобное произошло и у некоторых других групп животных, включая многих летучих мышей и грызунов, таких как морские свинки.

Устаревшая теория: "используй или потеряешь”

Традиционно считалось, что если животные получают достаточное количество витамина C с пищей, то нарушение работы GULO не вредит, поэтому естественный отбор "считает” такую мутацию нейтральной. Эта теория гласила, что если ген не используется, то он постепенно утрачивается.

Биолог-онколог Михалис Агатоклеус из UT Southwestern усомнился в этой теории еще в 2017 году, когда его команда обнаружила, что витамин C играет важную роль в кроветворных стволовых клетках. Если потеря GULO действительно нейтральна, рассуждал он, почему тогда у многих животных, получающих достаточно аскорбиновой кислоты с пищей, этот фермент все еще работает?

У способности самостоятельно синтезировать витамин C есть как минимум одно преимущество: у животных с работающим ферментом уровень аскорбиновой кислоты в крови остается постоянным, тогда как у людей он колеблется и может сильно снижаться, например, при голодании.

Потеря GULO: защита от паразитов?

Если синтез витамина C полезен, почему некоторые животные все же утратили эту способность? Когда речь идет об утрате полезного признака, очевидное эволюционное объяснение — это защита от болезней или паразитов. Команда Агатоклеуса выдвинула гипотезу, что потеря GULO у предков человека могла быть связана с защитой от паразитов.

Исследователи обнаружили, что паразитические плоские черви шистосомы продуцируют больше яиц, если получают дополнительный витамин C. Эти пресноводные паразиты могут проникать через кожу и развиваться внутри организма. Многие симптомы вызываемого ими шистосомоза обусловлены иммунной реакцией на яйца, которые откладывают взрослые особи.

Эксперименты на мышах: подтверждение гипотезы

Чтобы проверить защитную роль нехватки витамина C, у некоторых мышей удалили ген GULO. Результаты экспериментов, опубликованные на сервере препринтов bioRxiv, подтвердили гипотезу. На диете с низким содержанием витамина C зараженные шистосомами мыши не проявляли симптомов и не выделяли яйца с фекалиями. В то же время их сородичи с работающим ферментом GULO выделяли много яиц и в большинстве случаев погибали.

"Мы предоставили доказательства того, что в этом состоит преимущество", — резюмирует Агатоклеус. Это означает, что потеря способности синтезировать витамин C могла быть выгодной с точки зрения выживания, обеспечивая защиту от паразитов.

Хотя доказать, что утрата GULO у наших предков была положительно отобрана именно для защиты от паразитов, невозможно, эта гипотеза как минимум правдоподобна.

"Хотя во многих учебниках говорится, что это мог быть случай "используй или потеряешь” для гена GULO, многие ученые, включая меня, считают, что есть достаточно доказательств эволюционного преимущества такой потери. Защита от паразитов могла быть одним из таких преимуществ", — прокомментировала молекулярный генетик Дебора Гуд из Вирджинского политехнического института.

Интересные факты об эволюции:

• Эволюция — это процесс постепенного изменения живых организмов во времени.
• Естественный отбор является главным механизмом эволюции.
• Мутации — это изменения в ДНК, которые могут приводить к новым признакам.
• Останки древних животных и растений позволяют ученым изучать историю жизни на Земле.

Новые открытия, сделанные учеными из UT Southwestern, меняют наши представления об эволюции и роли витамина C. Гипотеза о защите от паразитов как причине потери способности к синтезу этого важного витамина открывает новые перспективы для исследований и подтверждает сложность и многогранность эволюционных процессов.