Darwini medicina Müller Viktor ELTE Növényrendszertani és Ökológiai Tanszék

140 éves a Természet Világa folyóirat A hazai természettudományos ismeretterjesztés zászlóshajója. Egyidős a Nature-rel. Januárban evolúciós különszám!

Darwini medicina Mit mond az evolúciós gondolkodás a betegségekről?

Miértek a biológiában Kétféle válasz: Közvetlen okok: Mi a mechanizmus? Végső/evolúciós ok: Miért alakult így az evolúció során? Mire jó? miért betegedünk meg? miért öregszünk? miért hízunk el?

A darwini medicina paradoxonja Mire jó a betegség? Kinek jó a betegség? A legjobb megoldás egyben a legkevésbé rossz. Gyakran a múlt magyarázza a jelent.

Halálozási okok (WHO, 2004)

Miért betegszünk és halunk meg? Fejlett országok: Életmód Öregedés Fejlődő országok Fertőző betegségek

Életmód: elhízás-járvány a világ felnőtt lakosságának 10%-a elhízott az USA-ban >30%, Magyarországon 20%. nincs adat

Életmód Gyorsan változó életmód. Lassan változó gének. Ami jó volt tegnap, nem jó ma.

Múlt Szénhidrátban szegény étrend Szűk időszakok Energiaigényes életmód Tartalékolás Jelen Korlátlan cukorfogyasztás Nincsenek szűk időszakok Mozgásszegény életmód (csökkent energiaigény) Hajlam hízásra: hasznos! Elhízás: káros! Nem „bűnös hajlam”, hanem a világ változott.

Lemaradó evolúció környezet gének A változás sebessége ?

Korai hatások: „átprogramozás” Az anya terhessége alatti éhezés Megnövekedett esély elhízásra, érrendszeri problémákra, cukorbetegségre Zsíros ételek előnyben részesítése Nők esetében nagyobb gyerekszám Hollandia, 1944/45 Az „éhezés tele”

Adaptáció: „rugalmas fenotípus” A mechanizmus: epigenetika A génkifejeződés tartós megváltozása Időskála: egy vagy néhány generáció Korai környezet érzékelése Élethosszig tartó reakció/”program” Korai táplálékhiány Felkészülés Raktározásra A népesség helyreállítására

Az „első generáció” átka Korai táplálékhiány Felkészülés a raktározásra Hirtelen bőség Gyors, hatékony „raktározás” Elhízás 1. 2.

Az „első generáció” átka Nauru 90% túlsúlyos 40% cukorbeteg Az utóbbi években javuló tendencia USA, nők, elhízás: feketék 54% mexikóiak 36% fehérek 30% ban még csak 16% volt.

Fogyva hízni = Táplálékhiány „Megtörik” Gyors, hatékony „raktározás” Elhízás „Fogyózás” = Hirtelen bőség Felkészülés a raktározásra Élelemszerzés motivációja nő

Lemaradó evolúció környezet gének A változás sorrendje epigenetika A legnagyobb árat az első generáció fizeti.

Allergia és autoimmunitás Az immunrendszer nem megfelelő célpontot választ: Allergia: ártalmatlan anyagok ellen (pl. asztma, ekcéma) Autoimmun betegség: saját szövet ellen (pl. I. típusú cukorbetegség, szklerózis multiplex) „Járványos” növekedés

Fiatalkori asztma gyakorisága az USA-ban Esetek / ezer 17 év alatti gyermek

Allergia/autoimmunitás és életmód Nagyon gyors emelkedés környezeti hatás Regionális/környezeti különbségek: Fejlett ország > fejlődő ország Város > vidék Kis család > nagy család Higiénia hipotézis: Az immunrendszer fejlődéséhez szükség van a gyermekkori fertőzések „tanító” hatására.

Higiénia hipotézis 2.0 Bélférgek az allergia ellen. Terápia!: sertés ostorgiliszta petéivel.

Higiénia hipotézis 2.0 A férgek hatékonyan gátolják a gyulladásos folyamatokat Bizonyos baktériumok jelenléte is alakítja az immunreakciókat. A szabályozó kórokozók folyamatos jelenlétére van szükség.

Múlt Férgek, egyéb kórokozók folyamatos jelenléte Gátolt működés Jelen Kórokozók hiánya A működés nem gátolt Megnövelt érzékenység: hasznos! Túlzott reakció: káros! Nem hibás konstrukció, hanem a világ változott.

A gének lassan változnak környezet gének A változás sorrendje epigenetika

A gének lassan változnak környezet gének A változás sorrendje epigenetika

Emberi alkalmazkodás A modern ember kb. 100 ezer éves

Emberi alkalmazkodás Laktóztolerancia A felnőtt kori tejbontás képessége Európai és bizonyos afrikai népekre jellemző. Laktóz intolerancia: Elválasztás után a laktáz enzim kikapcsol. A tejfogyasztás puffadást okoz. A legtöbb népcsoportra jellemző. Az emberi faj ősi állapota.

A laktóz intolerancia gyakorisága

A laktóztolerancia eredete Pásztorkodó népekben A szarvasmarha háziasítása óta előny. Egyszerű szabályozási mutáció: Több független mutáció! Európa: ~ 9 ezer évvel ezelőtt Afrika: ~ 4-5 ezer évvel ezelőtt Alkalmazkodás a megváltozott életmódhoz! Az emberi evolúció nem állt meg, csak lassú.

Miért betegszünk és halunk meg? Fejlett országok: Életmód Öregedés Fejlődő országok Fertőző betegségek

Az öregedés paradoxonja Hosszabb élet  több utód  szelekció? Halhatatlanság: lehetetlen? Tökéletes önfenntartás A csíravonal halhatatlan! Ha elvben nem lehetetlen, akkor: Nincs evolúciós útvonal, vagy Nem éri meg.

A halhatatlanság egyenlege 1. generáció 2. generáció HalandóHalhatatlan +1 „utód” Nagyobb önfenntartási költség: nem éri meg.

A cserearány elve „Valamit valamiért” Véges erőforrás: Nagyobb ráfordítás önfenntartásra  kevesebb marad szaporodásra. Az evolúció alakítja a „költségvetést”. A külső halálozási okok kockázata „árazza be” az önfenntartás értékét.

Legyőzhető-e az öregedés? A garanciális berendezések esete… Sokrétű okok: reménytelen? Lehetnek „központi kapcsolók” Környezetfüggő lehet az optimális öregedés Csökkentett kalóriabevitel

Miért élnek tovább a nők? Mindenütt a világon (Mo.-on 8-9 év különbség) Alkalmazkodás? Férfiak: Magasabb halálozás „külső okokból” Kockázatosabb élet „Harc a nőkért” Élet a menopauzán túl „Nagymama-hatás” „Túlfutás”

Miért betegszünk és halunk meg? Fejlett országok: Életmód Öregedés Fejlődő országok Fertőző betegségek

Halálozási okok (WHO, 2004)

A fertőző betegségek evolúciós logikája Miért nem szabadultunk meg a kórokozóktól? Nem éri meg. Nem megy: a kórokozók evolúciója gyorsabb. Még nem volt rá idő. Miért gyógyulunk meg (többnyire)? Általában a kórokozónak sem érdeke a halálunk. Evolúciós kompromisszum.

Megszelídülnek-e a kórokozók? A hagyományos nézet Elegendő idő alatt minden gazda-parazita kapcsolat békés együttéléssé szelídül. Indoklás: jobban terjed a betegség, ha tovább életben marad a gazda. Folyomány: a virulens fertőzések fiatal evolúciós múltra tekintenek vissza, azaz nemrég terjedt át a kórokozó az új gazdára. Példák: HIV, Ebola, Legionella, SARS, stb. Ellenpéldák: kanyaró (~10000 év), malária (~ év), fügedarazsak fonálféreg parazitái (több millió év), stb. Torzított mintavétel

A kórokozók evolúciója: cserearány virulencia és fertőzőképesség általában összefüggenek a hordozók fertőzőképessége a fertőző időszak hossza * gyorsabb szaporodás előnyhátrány Az optimum a pontos „paraméterektől” függ

A kórokozók evolúciója: az átadódás módja Versengés a kórokozók között Aranytojást tojó tyúk vagy Túros hátú közös ló? Ezermester vagy specialista? Több köztigazda Több gazdafaj Egyetlen gazdafaj Védőoltások Különlegességek Vektorok Parazitoidok

HIV-1: megjósolható-e az evolúció? Evolúciósan fiatal gazdaváltás Nagy evolúciós potenciál Örökletes variabilitás a virulenciában Változik-e a virulencia?

HIV-1: megjósolható-e az evolúció? Magasabb vírusszint: Magasabb fertőzőképesség Rövidebb túlélés Optimális szint? A jelenlegi vírusszint nagyon közel van a vírus számára optimális értékhez! vírusszint gyakoriság Átviteli potenciál

Új H1N1: megjósolható-e az evolúció? Nemigen… Feltehető, hogy a virulencia nem lesz lényegesen más, mint az eddigi törzsekben. Az 1918-as spanyolnátha agresszívan indult, de hamar megszelídült. Télen környezeti okok miatt is lehet agresszívabb.

Malária: a szelekció „lenyomata” Sarlósejtes vérszegénység Talasszémia DARC-hiány A kivételek erősítik a szabályt.

A darwini medicina tanulságai Mire jó a betegség? Kinek jó a betegség? A legjobb megoldás egyben a legkevésbé rossz. Gyakran a múlt magyarázza a jelent.

Az ember jövője? ? Lassú alkalmazkodás: a megváltozott világhoz Élettartam? az új betegségekhez Szükségtelen jellegek elvesztése.

Az előadás elérhető: Cikk formájában: Természet Világa 2010 január, Darwin-különszám. Nov. 18: Szathmáry Eörs – A kiterjesztett evolúciós szintézis Nov. 25: Kun Ádám – Az élet keletkezése