آیا تکامل انسان در حال تغییر ژن آلزایمر و طول عمر است؟

تصور رایج این است که فرآیند تکامل انسان در جوامع پیشرفته متوقف شده و دستاوردهای پزشکی به همراه تغییر در سبک زندگی، جایگزین انتخاب طبیعی شده‌اند. با این حال، تحلیل‌های ژنتیکی روی مجموعه‌داده‌های بزرگ نشان می‌دهند که مکانیزم‌های تکاملی همچنان در حال شکل‌دادن به خزانه ژنی ما هستند. وقتی پژوهشگران تغییرات ژنتیکی را در گروه‌های سنی گوناگون مقایسه می‌کنند، متوجه می‌شوند برخی واریانت‌های مرتبط با بیماری‌های مزمن در افراد کهنسال با فراوانی کمتری حضور دارند. در این میان، بررسی رابطه میان ژن آلزایمر و طول عمر یکی از کلیدی‌ترین حوزه‌هایی است که نحوه عملکرد فشار انتخابی بر سلامت و بقای انسان را روشن می‌کند.

تحلیل این موضوع از آن جهت اهمیت دارد که باورهای غلط درباره حتمی بودن ابتلا به بیماری‌های ژنتیکی یا ثابت ماندن ساختار زیستی انسان را به چالش می‌کشد. کاهش تدریجی یک واریانت ژنتیکی در گروه‌های سنی بالاتر لزوما به معنای حذف سریع آن در یک نسل نیست، بلکه نشان می‌دهد زیست‌شناسی انسان در مواجهه با بیماری‌های دیررس واکنش نشان می‌دهد. درک دقیق این تغییرات نیازمند ردیابی جهش‌ها و واریانت‌هایی است که می‌توانند شانس رسیدن فرد به سنین پیری را به میزان مشخصی جابه‌جا کنند.

در پژوهشی جامع که در مجله علمی پلاس بیولوژی منتشر شده است، گروهی از محققان به سرپرستی هخامنش مصطفوی، استادیار دانشکده پزشکی گروسمان دانشگاه نیویورک، رفتار ژن‌ها را در طول عمر افراد بررسی کردند. این تیم با پردازش داده‌های ژنتیکی هزاران نفر تلاش کرد نشان دهد آیا انتخاب طبیعی هنوز بر ژنوم انسان امروزی اعمال می‌شود یا خیر. نتایج حاصل از این ارزیابی‌ها اثبات می‌کند که خزانه ژنتیکی ما ایستا نیست و تغییرات آهسته اما پیوسته‌ای در فراوانی برخی واریانت‌ها رخ می‌دهد.

تاثیر تکامل مدرن بر ژن آلزایمر و طول عمر

پژوهشگران برای سنجش دقیق اثرگذاری ژن‌ها بر میزان بقا، داده‌های ژنتیکی 57696 فرد با تبار اروپایی را در کوهورت Genetic Epidemiology Research on Adult Health and Aging cohort مورد تحلیل قرار دادند. در میان میلیون‌ها تفاوت ژنتیکی موجود در دی‌ان‌ای انسان، یک سیگنال بسیار قوی و مشخص توجه دانشمندان را به خود جلب کرد. این سیگنال به واریانت APOE ε4 مربوط می‌شد که به عنوان یکی از اصلی‌ترین عوامل خطر در بروز آلزایمر دیررس و بیماری‌های قلبی-عروقی شناخته می‌شود.

ارزیابی‌های آماری نشان داد که فراوانی واریانت APOE ε4 پس از حدود 70 سالگی به شکل ملموسی افت می‌کند. این بدان معناست که درصد افراد حامل این واریانت در سنین کهنسالی بسیار کمتر از گروه‌های سنی جوان‌تر است. هخامنش مصطفوی و همکارانش تاکید می‌کنند که این کاهش فراوانی با میزان بقای افراد ارتباط مستقیم دارد. البته داشتن واریانت APOE ε4 به هیچ وجه به معنای ابتلای قطعی به بیماری یا نرسیدن به سنین بالا نیست، بلکه تنها احتمال بروز آسیب‌های مغزی و قلبی را افزایش می‌دهد. برای کسب اطلاعات بیشتر درباره راهکارهای تغذیه‌ای در سنین پایین، مطالعه مقاله تاثیر رژیم کم قند در خردسالی بر کاهش خطر آلزایمر پیشنهاد می‌شود.

نکته پیچیده در این پژوهش، چگونگی مداخله انتخاب طبیعی در بیماری‌های دیررس است. بر اساس نظریه‌های کلاسیک تکامل، فشار انتخابی عمدتا بر صفت‌هایی اعمال می‌شود که بر توانایی تولیدمثل و سنین باروری اثرگذارند. از آنجا که آلزایمر معمولا پس از پایان سنین باروری ظاهر می‌شود، این سوال مطرح می‌شود که چرا فراوانی ژن مرتبط با آن در جمعیت کاهش می‌یابد. زیست‌شناسان چندین پاسخ برای این معما مطرح می‌کنند. اول اینکه مردان در سنین بالاتر نیز توانایی فرزندآوری دارند و طول عمر بیشتر می‌تواند شانس انتقال ژن به نسل‌های بعدی را افزایش دهد.

عامل دوم به پدیده چندفرمانی ژنتیکی بازمی‌گردد، به این معنی که یک ژن می‌تواند اثرات متعددی در بدن داشته باشد. ممکن است واریانت APOE ε4 سال‌ها پیش از بروز علائم آلزایمر، بر فیزیولوژی کلی بدن، سیستم قلبی-عروقی یا حتی سلامت باروری اثر بگذارد. بنابراین نباید متغیرها را ساده‌سازی کرد و نتیجه گرفت که انتخاب طبیعی صرفا به خاطر زوال عقل در پیری علیه این ژن عمل می‌کند. تکرار این یافته‌ها در مجموعه‌داده‌های بزرگ‌تر پس از یک دهه نشان داد که این الگوی آماری یک اتفاق تصادفی نیست. برای آگاهی از شیوه شکل‌گیری خزانه ژنتیکی انسان، می‌توان مطلب ارتباط دی‌ان‌ای انسان با تبار ناشناخته را نیز مرور کرد.

ارتباط واریانت CHRNA3 با مصرف سیگار و کاهش طول عمر

بخش دیگری از این مطالعات به تحلیل داده‌های بیش از 117000 شرکت‌کننده در پایگاه داده یوکی بیوبانک اختصاص داشت. در این بررسی، محققان به جای سنجش مستقیم طول عمر شرکت‌کنندگان جوان‌تر، سن فوت والدین آن‌ها را معیار قرار دادند. فرزندان نیمی از ژنوم خود را از پدر و نیمی دیگر را از مادر به ارث می‌برند، بنابراین اطلاعات ژنتیکی آن‌ها می‌تواند الگویی از دی‌ان‌ای والدین ارائه دهد.

دومین سیگنال بزرگ شناسایی‌شده در این مطالعه، به واریانت نزدیک به ژن CHRNA3 مربوط بود. این واریانت ژنتیکی پیش‌تر به عنوان عامل تمایل به مصرف شدیدتر دخانیات شناسایی شده بود. داده‌ها نشان داد در افرادی که پدرانشان در سنین پایین‌تر فوت کرده بودند، احتمال حضور واریانت CHRNA3 به مراتب بالاتر بود. این پیوند مستحکم میان ژنتیک و رفتار فردی نشان می‌دهد چگونه یک جهش ژنتیکی از طریق تشویق به رفتارهای پرخطر نظیر سیگار کشیدن، موجب کاهش طول عمر فرد می‌شود.

نکته حائز اهمیت این بود که الگوی مذکور در مورد طول عمر مادران شرکت‌کنندگان مشاهده نشد. تفاوت موجود میان پدران و مادران به احتمال زیاد به الگوهای اجتماعی مصرف دخانیات در نسل‌های قبلی مربوط می‌شود، زیرا در آن دوران نرخ مصرف سیگار در میان مردان به مراتب بالاتر از زنان بود. این مسئله اثبات می‌کند که اثرگذاری یک ژن بر طول عمر همواره نیازمند بستری از عوامل محیطی و رفتاری است و ژن به تنهایی تعیین‌کننده سرنوشت زیستی نیست.

شگفتی بزرگ این بررسی جامع، محدود بودن سیگنال‌های ژنتیکی کشف‌شده بود. با وجود بررسی میلیون‌ها تفاوت ژنتیکی و استفاده از ابزارهای آماری پیشرفته، تنها دو واریانت APOE و CHRNA3 به عنوان عوامل اصلی تاثیرگذار بر طول عمر شناسایی شدند. این نتیجه نشان می‌دهد واریانت‌هایی که اثرات شدیدا مخربی بر سلامت دارند، در طول تاریخ تکامل شانس کمی برای افزایش فراوانی در جمعیت داشته‌اند و انتخاب طبیعی پیشتر آن‌ها را در سطح پایین نگه داشته است. پژوهشگران جزئیات این دستاورد علمی را در مطالعه گسترده پلاس بیولوژی منتشر کرده‌اند.

مفهوم سایه انتخاب طبیعی و آینده زیستی انسان

در زیست‌شناسی تکاملی، اصطلاح سایه انتخاب طبیعی به وضعیتی اشاره دارد که در آن قدرت انتخاب طبیعی با افزایش سن کاهش می‌یابد. بر اساس این مفهوم، بیماری‌هایی که در کهنسالی رخ می‌دهند تحت فشار انتخابی کمتری قرار می‌گیرند، زیرا فرد پیش از بروز بیماری، فرزندان خود را به دنیا آورده و ماده ژنتیکی را منتقل کرده است. اما یافته‌های مرتبط با APOE ε4 نشان می‌دهد این سایه کاملا تاریک نیست و مکانیزم‌های تکاملی همچنان با شدتی آرام بر ژن‌های مربوط به دوران پیری اثر می‌گذارند.

تحلیل داده‌های زیستی به روشنی اثبات می‌کند که طول عمر انسان یک صفت پیچیده و چندعاملی است. هزاران ژن با اثرات کوچک به همراه متغیرهای محیطی، تغذیه، کیفیت خدمات درمانی و سبک زندگی، طول عمر نهایی یک فرد را تعیین می‌کنند. بنابراین داشتن یک واریانت خاص هرگز به معنای پیش‌بینی قطعی آینده پزشکی فرد نیست. افراد حامل APOE ε4 می‌توانند با اصلاح سبک زندگی، ورزش منظم و کنترل عوامل خطر قلبی، اثرات منفی این ژن را تا حد زیادی خنثی کنند.

تکامل انسان فرآیندی مربوط به گذشته نیست و همچنان ادامه دارد. تغییرات ژنتیکی امروزی نه از طریق جهش‌های ناگهانی یا تحولات بنیادین، بلکه به صورت تغییر در فراوانی نسبی ژن‌ها در طول نسل‌ها رخ می‌دهند. همان‌گونه که جوامع بشری با چالش‌های جدید محیطی، بیماری‌های نوظهور و تغییرات سبک زندگی روبرو می‌شوند، خزانه ژنتیکی نیز به آرامی واکنش نشان می‌دهد.

تعامل میان دستاوردهای پزشکی مدرن و انتخاب طبیعی، مسیر آینده زیستی انسان را مبهم و در عین حال جذاب می‌کند. از یک سو درمان‌های پیشرفته مانع از تاثیر منفی برخی ژن‌های پرخطر بر طول عمر می‌شوند و فشار انتخابی را کاهش می‌دهند، و از سوی دیگر تغییر در رفتارهای اجتماعی الگوهای جدیدی از بقا را ایجاد می‌کند. اینکه آیا مداخله‌های پزشکی در نهایت غلبه کامل انسان بر انتخاب طبیعی را رقم خواهند زد یا خزانه ژنتیکی ما مسیر متفاوتی را طی خواهد کرد، پرسشی است که تنها با پایش مداوم ژنوم نسل‌های آینده پاسخ داده می‌شود.