Gdyby nie jeden przypadek sprzed tysięcy lat, współczesna medycyna mogłaby wyglądać inaczej. W samym sercu Eurazji narodziła się mutacja, która dziś potrafi zablokować dostęp wirusa HIV do ludzkich komórek. DNA wikingów, analizowane z precyzją godną XXI wieku, odsłoniło genetyczny ślad pradawnego sprzymierzeńca naszej odporności. Niektóre odpowiedzi przychodzą z tak daleka, że aż trudno uwierzyć, jak bardzo są aktualne.
Wyniki przełomowego badania opublikowanego przez naukowców z Uniwersytetu Kopenhaskiego rzuciły nowe światło na pochodzenie mutacji genetycznej, która dziś chroni niektóre osoby przed zakażeniem wirusem HIV. Dzięki analizie ponad 3 000 genomów, udało się ustalić, że mutacja ta pojawiła się u jednej osoby żyjącej w pobliżu Morza Czarnego nawet 9 000 lat temu, czyli około 7000 r. p.n.e. To niezwykłe odkrycie łączy nowoczesną medycynę z pradawną historią ludzkości.
Jak to możliwe, że dzisiejsze leczenie HIV czerpie korzyści z mutacji, która ukształtowała się tysiące lat przed pojawieniem się tego wirusa?
Badania kierowane przez profesora Simona Rasmussena z Novo Nordisk Foundation Center for Basic Metabolic Research (CBMR) na Uniwersytecie Kopenhaskim pozwoliły odpowiedzieć na to pytanie, dzięki zastosowaniu zaawansowanej technologii analizy DNA. Zespół badawczy prześledził mutację znaną jako CCR5delta32, która zmienia sposób działania jednego z białek występujących na powierzchni komórek odpornościowych.
To niemal przypadek, a zarazem coś fascynującego, że wariant genetyczny, który powstał tysiące lat temu, chroni dziś przed współczesnym wirusem takim jak HIV – zauważył profesor Rasmussen.
Jak DNA wikingów pomogło odkryć pochodzenie odporności na HIV
Mutacja CCR5delta32, obecna u około 10–16% populacji europejskiej, powoduje brak jednego z receptorów, które HIV wykorzystuje do przenikania do komórek odpornościowych. Osoby posiadające dwie kopie tej mutacji mogą być całkowicie odporne na zakażenie. Co ciekawe, wariant ten wcale nie wykształcił się jako odpowiedź na HIV, który pojawił się dopiero w XX wieku. Jego szybkie rozprzestrzenienie się w przeszłości musiało mieć inne przyczyny.
Aby zidentyfikować czas i miejsce powstania mutacji, naukowcy:
- przeanalizowali dane genetyczne 2 504 współczesnych osób w ramach projektu 1000 Genomes Project,
- stworzyli probabilistyczny model uwzględniający układ haplotypów,
- przebadali 934 starożytne genomy z obszaru Eurazji, datowane od okresu mezolitu aż po czasy epoki wikingów.
Dzięki temu nowatorskiemu podejściu udało się ustalić, że mutacja CCR5delta32 pojawiła się około 6700 lat temu na stepach zachodniej Eurazji. Naukowcy wykazali również, że jej rozpowszechnienie gwałtownie wzrosło między 8000 a 2000 lat temu.
Patrząc na tak duży zbiór danych, możemy określić, gdzie i kiedy mutacja się pojawiła. Przez długi czas była całkowicie nieobecna, a potem nagle występuje i rozprzestrzenia się błyskawicznie – wyjaśniła Kirstine Ravn, główna autorka badania i badaczka w CBMR.
Dlaczego mutacja chroniąca przed HIV była korzystna już w neolicie?
Zrozumienie, dlaczego mutacja CCR5delta32 rozprzestrzeniła się tak szybko tysiące lat temu, mimo że HIV pojawił się dopiero w XX wieku, było kluczowe dla zespołu badawczego z Uniwersytetu Kopenhaskiego. Naukowcy doszli do wniosku, że mutacja ta dawała znaczącą przewagę ewolucyjną naszym przodkom – zwiększała ich szanse na przetrwanie w czasach, gdy ludzkość doświadczała ogromnych przemian społecznych i środowiskowych.
Według dr. Leonarda Cobuccio, współautora badania i postdoktora w CBMR, mutacja osłabiała działanie układu odpornościowego, co wbrew pozorom mogło być korzystne:
Ludzie z tą mutacją lepiej przeżywali, prawdopodobnie dlatego, że ich układ odpornościowy był bardziej wyważony w czasach, gdy narażeni byliśmy na nowe patogeny.
W miarę jak ludzkość przechodziła z koczowniczego trybu życia łowców-zbieraczy do osiadłych społeczności rolniczych, kontakt z nowymi chorobami zakaźnymi stał się codziennością. Ciasne skupiska ludzkie, zwierzęta hodowlane, brak zaawansowanej higieny – wszystko to sprzyjało rozprzestrzenianiu się infekcji.
Nadmierna reakcja układu odpornościowego bywała w tych warunkach bardziej szkodliwa niż sama choroba. Przykładem mogą być:
- reakcje alergiczne,
- burze cytokinowe w czasie infekcji wirusowych, jak np. COVID-19,
- stany zapalne prowadzące do uszkodzeń narządów.
Zatem mutacja CCR5delta32 mogła pełnić rolę regulatora – wyciszając układ odpornościowy tam, gdzie jego nadaktywność zagrażała życiu.
DNA wikingów i ślady pozytywnej selekcji w ewolucji
Nowe badanie ujawniło także wyraźne ślady tzw. selekcji pozytywnej, która w ewolucji oznacza preferencyjne przekazywanie określonych cech z pokolenia na pokolenie. W okresie od 8000 do 2000 lat temu mutacja CCR5delta32 była ewidentnie faworyzowana, co oznacza, że osoby ją posiadające miały większe szanse na przeżycie i rozmnażanie się.
Badacze zauważyli, że mutacja ta występowała w obrębie konkretnego układu wariantów genetycznych – tzw. haplotypu złożonego z 84 odmian. Dzięki analizie tych powiązań udało się prześledzić przemieszczanie się mutacji wraz z migracjami ludności z stepów zachodniej Eurazji do pozostałych części kontynentu.
Obecność CCR5delta32 w populacjach Ameryki Łacińskiej da się natomiast wyjaśnić dopiero kontaktami po epoce Kolumba – migracją Europejczyków i wymianą genetyczną z lokalnymi społecznościami.
Współczesne znaczenie mutacji CCR5delta32
Choć HIV jako choroba pojawił się dopiero niespełna sto lat temu, to mutacja CCR5delta32, której początki sięgają nawet 7000 r. p.n.e., odgrywa obecnie kluczową rolę w nowoczesnej medycynie. Odkrycie jej dawnego pochodzenia nie tylko pogłębiło naszą wiedzę o ewolucji człowieka, ale także otworzyło nowe możliwości terapeutyczne.
Wirus HIV atakuje ludzki organizm poprzez wiązanie się z receptorami powierzchniowymi komórek odpornościowych. Białko CCR5, którego dotyczy mutacja, działa jak „brama”, przez którą wirus dostaje się do wnętrza komórki. W przypadku osób posiadających dwie kopie wariantu CCR5delta32, ta brama pozostaje zamknięta – wirus nie jest w stanie zainfekować organizmu.
Dlatego ta mutacja:
- zmniejsza ryzyko zakażenia HIV,
- może prowadzić do całkowitej odporności na wirusa,
- jest wykorzystywana w terapiach eksperymentalnych, w tym w przypadkach tzw. „wyleczonych pacjentów”, jak „pacjent z Berlina” czy „pacjent z Londynu”, którzy zostali poddani przeszczepowi komórek macierzystych z CCR5delta32.
Niemniej jednak, jak zaznaczają naukowcy, mechanizm działania tej mutacji nie jest w pełni jednoznaczny. Złożone relacje między genotypem, haplotypem a fenotypem CCR5delta32 wymagają uwzględnienia w kontekście strategii terapeutycznych – podkreślają autorzy artykułu opublikowanego w czasopiśmie Cell w dniu 5 maja.
DNA wikingów i jego dziedzictwo w naszych genach
Warto dodać, że część dawnych genomów, które zostały wykorzystane w badaniu, pochodziła z terenów zamieszkiwanych przez wikingów – wojownicze ludy północnej Europy, które odegrały istotną rolę w kształtowaniu dzisiejszej genetyki Europejczyków. W analizie ujęto dane od około 900 starożytnych osobników, żyjących od epoki kamienia po średniowiecze.
To właśnie dzięki DNA wikingów oraz innym starożytnym genom możliwe było ustalenie, że mutacja CCR5delta32 nie powstała, jak wcześniej sądzono, w średniowieczu – np. jako odpowiedź na dżumę czy inne pandemie – ale znacznie wcześniej, w epoce rolniczej ekspansji z Azji Zachodniej do Europy.
Osoba, u której pierwotnie pojawiła się ta mutacja, żyła w pobliżu Morza Czarnego, gdy pierwsi rolnicy zaczęli wędrować ku zachodowi. To właśnie z niej wywodzą się wszyscy współcześni nosiciele mutacji – podkreślają autorzy.
Co dalej? DNA wikingów, HIV i przyszłość medycyny
Dziedzictwo genetyczne przodków niesie ze sobą więcej, niż moglibyśmy przypuszczać. Mutacja, która kiedyś mogła pomóc przeżyć wśród licznych zagrożeń epidemiologicznych, dziś daje nam nadzieję w walce z jedną z najgroźniejszych chorób zakaźnych współczesności.
Choć badacze z Uniwersytetu Kopenhaskiego wskazali już pochodzenie i mechanizm rozpowszechnienia mutacji CCR5delta32, przed nauką pozostają nadal otwarte pytania:
- Jakie były dokładne czynniki środowiskowe, które wymusiły pozytywną selekcję tego wariantu?
- Czy mutacja ma również wpływ na inne choroby układu immunologicznego?
- Jak bezpiecznie i skutecznie wykorzystywać ją w leczeniu i prewencji HIV?
Jedno jest pewne – dzięki zaawansowanym technikom analizy genetycznej i szeroko zakrojonym badaniom populacyjnym coraz lepiej rozumiemy, w jaki sposób przeszłość ukształtowała naszą odporność, a DNA wikingów okazuje się nie tylko nośnikiem historycznych opowieści, ale także kluczem do przyszłości medycyny.
Źródła:
- Killgrove Kristina, Viking DNA helps reveal when HIV-fighting gene mutation emerged: 9,000 years ago near the Black Sea, Live Science [dostęp: 13.05.2025].
- Ravn Kirstine i in., Tracing the evolutionary history of the CCR5delta32 deletion via ancient and modern genomes, Cell [dostęp: 13.05.2025].
- Researchers map 7,000-year-old genetic mutation that protects against HIV, Novo Nordisk Foundation Center for Basic Metabolic Research [dostęp: 13.05.2025].
