Эволюция слюны человека берёт начало у приматов

от

Слюна — это жидкость, которую большинство из нас воспринимает как должное, несмотря на её важную роль в пищеварении, поддержании здоровья зубов и защите от заболеваний полости рта. Однако эволюция слюны человека была в значительной степени неизвестна — пока не появились два преподавателя Университета Буффало и два аспиранта.

Стефан Рул, доктор стоматологических наук, профессор и заведующий кафедрой биологии полости рта в Школе стоматологической медицины, и Омер Гокчумен, доктор биологических наук, доцент кафедры биологических наук в Колледже искусств и наук, обнаружили, что гены белков, создающих человеческую слюну, подвергались частым дублированиям, потерям и регуляторным изменениям, которые стали особенно очевидны в линии приматов.

«Наша работа подчёркивает, как эволюционные адаптации к диете и болезням могли повлиять на биологию приматов, включая людей», — объясняет Рул, который изучал различные аспекты биологии слюны в течение многих лет.

Исследователи из Университета Буффало использовали наборы данных ДНК и РНК для сравнения видов и обнаружили, что гены секреторных кальций-связывающих фосфопротеинов (SCPP) изменились и расширились в ключевые моменты в ходе эволюции — когда у ранних животных впервые развились скелеты, когда у рыб появилась зубная эмаль и когда млекопитающие начали производить молоко.

«Наша идея заключалась в том, что слюна, как биологическая жидкость, которая постоянно взаимодействует с пищей, микробами и патогенами, может эволюционировать быстрее, чем другие системы», — говорит Гокчумен, эксперт в области эволюционной антропологии. «Мы думали, что этот локус может служить моделью для понимания этой эволюционной динамики».

Это исследование предшествовало другим, в которых Рул, Гокчумен и Паджич сотрудничали, и оно возникло из желания больше узнать о функциях слюны.

«Мы знаем, что слюна содержит почти всё, что также присутствует в крови», — говорит Рул, объясняя, что слюна состоит из более чем 3000 компонентов, но только около дюжины из них присутствуют в большом количестве. «Те многочисленные белки, которые производятся слюнными железами, вероятно, имеют наибольшее значение для поддержания здоровья полости рта, потому что слюнные железы эволюционировали для защиты зубов», — говорит он.

Когда группа начала своё исследование, они сначала думали, что человеческая слюна будет идентична слюне обезьян, которые более чем на 98 % генетически гомологичны людям. «Если вы посмотрите на их кровь, она довольно идентична нашей по составу. Мы думали, что так будет и со слюной, с одним или двумя разными компонентами, которые мы могли бы изучить», — говорит Рул. «Как же мы ошибались. Оказалось, что существует не один или два, а множество различных веществ».

Это открытие побудило команду сравнить человеческую слюну со слюной других животных. «Мы доказали, что на состав белков слюны влияет диета», — говорит Рул. «Среда, в которой живёт определённое животное, и то, что оно предпочитает потреблять, будет формировать, с эволюционной точки зрения, состав белков слюны».

Например, у нечеловеческих приматов относительно мало амилазы, фермента, который расщепляет крахмал на более простые сахара, в их слюне, в то время как у людей её гораздо больше. Это изменение произошло потому, что люди рано стали потребителями крахмала, а обезьяны — нет.

Дальнейшие исследования показали, что существует несколько других генов, которые кодируют очень распространённые слюнные белки у людей, и они были обнаружены в том же кластере генов, что и молочные казеины. Эти гены обеспечивают растущих младенцев кальцием для роста костей, подобно тому как слюна защищает зубы посредством минерализации.

«Настоящее развитие генов слюны, похожих на человеческие, произошло в линии приматов», — говорит Рул. «Это было интересно для нас, потому что нечеловеческие приматы разборчивы в еде и в основном выбирают из разнообразия фруктов и овощей. Мы считаем, что разнообразие белков слюны у приматов должно быть связано с их способностью различать разные вкусы или защищать их от вредных веществ в растениях, которые они едят».

Есть и другие ветви филогенетического дерева, где происходили подобные вещи. «Мы знаем, что летучие мыши очень разнообразны в своём рационе. Есть те, кто питается фруктами, есть те, кто питается насекомыми, и есть те, кто сосёт кровь», — говорит Рул. «Было бы интересно изучить их состав слюны. Я предполагаю, что подобная диверсификация слюнных белков развилась у приматов».

Ещё одна возможная граница для изучения — состав слюны в разных культурах по всему миру, которые традиционно придерживаются различных диет. Это могло бы помочь лучше понять не только саму слюну, но и то, почему люди по-разному предрасположены к заболеваниям полости рта.

«Если вы хотите найти надёжные биомаркеры заболеваний и расстройств, вам сначала нужно установить надёжную базовую линию», — говорит Рул. «Мы знаем, что среди разных людей есть биомаркеры, но мы не знаем, каковы их нормальные базовые уровни в слюне, связано ли это с нашим генетическим происхождением или с тем, где и как мы живём и едим».

Он добавляет, что, хотя у врачей есть кровь и моча в качестве диагностических жидкостей, указывающих на здоровье, стоматологи и исследователи в области стоматологии должны заявить о слюне как о своей биологической жидкости, которая может многое рассказать о полости рта и которую следует использовать чаще.

Гокчумен добавляет, что быстрая эволюция генов, важных для здоровья полости рта, может сделать некоторых людей более восприимчивыми к определённым заболеваниям. «Это могут быть полости или метаболические вариации в определённых условиях окружающей среды», — объясняет он. «В этом смысле наши результаты открывают дверь для изучения подходов персонализированной медицины, связанных со здоровьем полости рта и всего организма. В более широком смысле исследование даёт новое представление о том, как могут возникать и диверсифицироваться новые гены у разных видов».

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте