На протяжении многих лет мы воспринимаем слюну как должное – жидкость, жизненно важная для пищеварения, здоровья полости рта и защиты от болезней. Однако эволюционный путь человеческой слюны оставался в значительной степени неизвестным — до сих пор. Недавнее исследование ученых Университета штата Нью-Йорк в Буффало пролило новый свет на то, как эволюционировала человеческая слюна, выявив частые дупликации, потери и регуляторные изменения генов белков, особенно в линии приматов. Эти открытия дают ценные сведения о том, как диета и болезни сформировали приматскую биологию и эволюцию человека.
Ключевые выводы геномного анализа
Исследование, опубликованное в Genome Biology and Evolution, опирается на предыдущие совместные работы Штефана Руля, DDS, Ph.D., профессора и заведующего кафедрой биологии полости рта, и Омера Гёкчюмена, Ph.D., доцента биологических наук. В исследовании, которое возглавляли бывший аспирант Петар Пайич и текущий аспирант Луан Ландо, использовались наборы данных ДНК и РНК для сравнения видов, демонстрируя, как изменялись и расширялись гены секреторного кальций-связывающего фосфопротеина (SCPP) в процессе эволюции — процесс, связанный с развитием скелета, появлением зубной эмали у рыб и производством молока у млекопитающих.
Человеческая слюна: неожиданно отличная
Изначально исследователи предположили, что человеческая слюна будет тесно напоминать слюну обезьян, учитывая их высокую генетическую гомологию (более 98%). Однако они были удивлены, обнаружив многочисленные различия в составе. Это открытие побудило к проведению более широкого сравнительного анализа по различным видам животных, выделив сильную корреляцию между диетой и составом белков слюны.
Диета определяет эволюцию слюны
Выявленные результаты указывали на то, что диета животных играет ключевую роль в формировании их слюны. Например, у немалоподвижных приматов относительно низкий уровень амилазы — фермента, расщепляющего крахмал — в их слюне, в отличие от людей, у которых значительно более высокие уровни. Это различие возникло в результате раннего принятия человеком потребления крахмала, в то время как у обезьян этого не было.
Эволюционные связи с производством молока
Дальнейшее исследование выявило, что некоторые ключевые гены, кодирующие обильные белки слюны у человека, сгруппированы с генами, отвечающими за производство казеина молока. Эти гены обеспечивают кальций для роста костей у младенцев, имитируя роль слюны в защите зубов посредством минерализации. Исследователи пришли к выводу, что диверсификация генов слюны в основном происходила в линии приматов — следствие, как они полагают, разнообразных диет, потребляемых немалоподвижными приматами, помогая им различать вкусы и защищаться от вредных веществ.
Потенциал для будущих исследований и персонализированной медицины
Это исследование открывает несколько направлений для будущих изысканий. Сравнение состава слюны в культурах с различными традиционными диетами может пролить свет на связь между диетой, слюной и восприимчивостью к заболеваниям полости рта. Исследователи также предлагают изучить слюну летучих мышей, известных своим разнообразным рационом, чтобы увидеть, произошла ли там аналогичная диверсификация белков.
«Если вы хотите найти надежные биомаркеры для болезней и расстройств, вам сначала нужно установить надежную отправную точку», — говорит Руль. «Мы знаем, что среди разных людей есть биомаркеры, но мы не знаем, каковы их нормальные базовые уровни в слюне, зависит ли это от нашего генетического фона или от того, где и как мы живем и едим».
В конечном счете, исследование подчеркивает потенциал слюны в качестве диагностического инструмента, предполагая, что стоматологи и исследователи в области стоматологии должны рассматривать слюну как ценную биожидкость. Кроме того, быстрое развитие генов, влияющих на здоровье полости рта, может способствовать развитию персонализированной медицины, направленной на решение как стоматологических, так и системных проблем со здоровьем. Это исследование дает увлекательный взгляд на то, как возникают и диверсифицируются новые гены в разных видах, предлагая ценную информацию об интригующей взаимосвязи между эволюцией, диетой и здоровьем полости рта.
