История крови. От первобытных ритуалов к научным открытиям

Серповидноклеточная анемия и открытие Лайнуса Полинга

Серповидноклеточную анемию можно по праву считать первой молекулярной болезнью. Ведь впервые заболевание, затронувшее миллионы людей во всем мире и убивающее сотни тысяч в год, оказалось связано с одним небольшим дефектом на молекулярном уровне. Одна дефектная аминокислота в ряду из нескольких сотен в гене молекулы бета-субъединицы гемоглобина в 11-й хромосоме вызывает деформацию эритроцитов и делает их очень твердыми при низком содержании кислорода (например, в небольших кровеносных сосудах тканей). Они принимают форму серпа и уже недостаточно гибки, чтобы пройти через маленькие капиллярные сосуды. Так нарушается микроциркуляция, происходит гибель тканей и появляются крупные отвратительные язвы, все это сопровождается мучительной болью и хронической анемией. Инфекции или сердечно-сосудистые заболевания выступают основными причинами смерти при этом недуге.

Серповидноклеточная анемия в основном встречается в странах Африки к югу от Сахары. В результате миграции она добралась до Сицилии, а вследствие импорта (или, если не прибегать к эвфемизмам, работорговли) также распространилась среди чернокожего населения Соединенных Штатов.

Переход homo sapiens от кочевой жизни охотников-собирателей к оседлому и появление сельского хозяйства стали причиной появления серповидноклеточной анемии.

Те, кому болезнь передалась от отца и матери, страдают больше всего (так называемая гомозиготная форма болезни) и обычно не доживают до 40 лет (по крайней мере, в западном мире). Те же, кто служит только носителем, могут проявлять лишь незначительные симптомы, или же болезнь у них протекает и вовсе бессимптомно.

Серповидные клетки не бесполезны. Благодаря своей особой форме эритроциты этих пациентов устойчивы к заражению малярийным паразитом, что, несомненно, объясняет, почему такая смертельная аномалия сохранилась в течение многих столетий, а не исчезла в результате естественного отбора.

В конце концов, благодаря палеонтологическим данным мы знаем, что серповидноклеточная анемия появилась около 10 тысяч лет назад, когда homo sapiens перешли от кочевничества охотников-собирателей к оседлому образу жизни и возникло сельское хозяйство.

Вероятно, это также тот период, когда поселения чаще всего находились рядом с водоемами и малярийный паразит мог легко передаваться людям.

Болезненная африканская анемия будет детально описана только в начале 1900-х годов, когда серповидные клетки впервые обнаружат под микроскопом. Лайнус Полинг (1901–1994) получил настоящее признание за выявление более глубоких нарушений, лежащих в основе этого заболевания.

Этот американский химик — один из немногих ученых, получивших две Нобелевские премии. Вероятно, он мог бы получить и третью. Первую ему вручили в области химии в 1954 году за работу над химическими соединениями и структурами белков. Позже, в 1962 году, он удостоился Нобелевской премии за деятельность, направленную на запрещение ядерных испытаний в атмосфере по всему миру. Тем не менее ученый наиболее известен своими работами в области серповидноклеточной анемии, за которые он не получил наград… Полинг использовал свои знания в области химии, чтобы продемонстрировать, что гемоглобин пациентов с серповидноклеточной анемией проявляет свойства, совершенно отличные от нормального белка, и что его структура также полностью изменяется под влиянием недостатка кислорода. Он поощрял молодых исследователей и привлекал многообещающих докторантов для выполнения работы в лаборатории, когда путешествовал по миру, чтобы поделиться своими открытиями.

Доктора Харви Итано, Джонатан Сингер и Иберт Уэллс были соавторами знаменитой научной статьи 1949 года, которая называлась «Серповидноклеточная анемия, молекулярное заболевание»[123]. Это был настоящий подвиг для того времени (Уотсон и Крик опишут двойную спираль ДНК только в 1953 году), благодаря которому Лайнус Полинг навсегда останется отцом молекулярной биологии. С помощью тщательного наблюдения за семьями, в которых имелось это заболевание, он и его команда быстро обнаружили, что существуют носители (гетерозиготные) без симптомов. Но когда они вступают в брак между собой, болезнь может полноценно проявиться как минимум у четверти их детей (гомозиготных носителей). И наконец, в 1956 году Вернон Мартин Ингрэм (1924–2006) опишет точную точечную мутацию 11-й хромосомы.