?

Log in

Previous Entry | Next Entry

Как известно, у млекопитающих и амфибий основной продукт обмена азота - мочевина, а у птиц и пресмыкающихся - мочевая кислота. Мочевая кислота малорастворима в воде, и ее можно выводить в виде почти сухого порошка, что позволяет сильно экономить воду.

Хотя у млекопитающих мочевая кислота - не основной продукт, она образуется в процессе обмена пуринов. Образуется - и дальше окисляется специальным ферментом уратоксидазой или уриказой. Продукт окисления, аллантоин, уже хорошо растворим, и частично выводится сам, а частично, после еще нескольких реакций, превращается в мочевину.

У человека, однако, ген уриказы отсутствует. На его месте находится псевдоген: последовательность, очень похожая на уриказу, но содержащая несколько мутаций, делающих ген абсолютно нефункциональным. Так же, как у человека, уриказа отсутствует у всех шимпанзе, орангутангов и горилл. Несколько разных мутаций появились не одновременно, а последовательно, важнейшая из них - ~15 млн. лет назад.

Важнейшее следствие отсутствия уриказы - высокая концентрация в крови мочевой кислоты. У человека она в 10 раз выше, чем у мышей или собак. Я уже говорил, что мочевая кислота плохо растворима в воде. Иногда это может приводить к неприятным последствиям: отложению ее в суставах. Такое отложение приводит к дальнейшим ревматическим реакциям. Все вместе это называется подагрой. Подагра как-то зависит от питания и образа жизни, и, видимо, поэтому ее не бывает у человекообразных обезьян
.
Понятно, что выпадение центрального фермента целого метаболического пути искривляет весь этот путь. Другие его ферменты, хоть и не псевдогены, но тоже почти или полностью не работают. Особенно важно, что ксантин-оксидаза - фермент, находящийся выше уриказы по метаболическому пути - синтезируется и работает в у людей в 100 раз слабее, чем у мышей . Именно поэтому люди не испытывают особых неприятностей от отсутствия уриказы, а мыши, если у них сделать мутацию в гене уриказы, умирают в юном возрасте [3]. Наличие мутаций в гене уриказы само по себе не говорит о том, что это следствие отбора. Скорее это говорит о том, что весь метаболический путь оказался ненужным. Независимо, посредством других мутаций, ген уриказы превратился в псевдоген у гиббонов. А у других обезьян, имеющих функциональный ген, его активность снижена по сравнению с другими млекопитающими. Интересно, что птицы и пресмыкающиеся, которые, казалось бы, выводят мочевую кислоту, и у которых активность уриказы практически отсутствует, имеют функциональный ген.

Но тем не менее, похоже, что вышим обезьянам зачем-то нужна мочевая кислота: мало того, что у них отсутствует фермент, который ее разлагает, они еще и реадсорбитуют в почках 98% мочевой кислоты.
Самая разумная гипотеза связывает это с другим геном - гулонолактон-оксидазы (ГУЛО), геном, ответственным за синтез аскорбиновой кислоты. Я уже писал однажды, что все животные умеют синтезитовать аскорбиновую кислоту, и только у обезьян ген ГУЛО – псевдоген, а аскорбиновая кислота - необходимый витамин, кодорый должен поступать из пищи.

Со специфическими задачами - перешиванием соединительной ткани - без аскорбиновой кислоты не справиться. Но есть и неспецифические. Аскорбиновая кислота - антиоксидант, то есть защищает ткани от вредного воздействия активных радикалов кислорода. Так вот, мочевая кислота - тоже антиоксидант. Соответственно, по этой гипотезе, обезьянам пришлось компенсировать дефицит аскорбиновой кислоты увеличением количества мочевой.

Есть и другая, не обязательно противоречащая этой, гипотеза. Когда-то, в 1970-е годы, один из самых ярких зубров советской генетики, В.П. Эфроимсон, написал книгу «Генетика гениальности». (Сошлюсь также на его короткую статью 1996-7 гг. "Предпосылки гениальности") Он исследовал биографии самых разных выдающихся людей: ученых, политиков, поэтов... У него была некая методология, с которой можно спорить, как определить, кого включать в список. Так или иначе, он приложил все усилия, чтобы составить объективный список, и стал смотреть на особенности их биографии или истории болезней. Так вот, самая твердая корреляция, которую он обнаружил (и на которую обратили внимание еще до него, он ссылается на более старые работы) - это большой процент в его списке подагриков. У него были списки гениев первого, второго и третьего разрядов, и процент подагриков менялся по мере роста гениальности от  5-10 до 30-50%, при том, что в среднем в западном обществе подагрой болеют 1-1.5% населения! Аналогично, есть работа, где показывали корреляцию между процентом подагриков и уровнем IQ [5].

Так вот, гипотеза предполагает, что мочевая кислота, структурно похожая на кофеин, стимулирует мозговую деятельность. Или обладает нейропротективным действием. Так или иначе, ее повышенное количество, согласно этой гипотезе, связано с усиленной интеллектуальной деятельностью, не только у людей, но и у всех человекообразных обезьян [3,4].

То есть, если объединить гипотезы, получается так. У обезьян исчез фермент, производящий аскорбиновую кислоту. Частично можно было получать аскорбиновую кислоту из пищи, но в значительной степени пришлось компенсировать ее другим антиоксидантом - мочевой кислотой. Высокое количество мочевой кислоты стимулирует мозговую активность, и это отразилось на дальнейшем пути развития приматов. И даже в наше время сохранилась какая-то связь между концентрацией мочевой кислоты и интеллектуальными способностями.  Выражение "моча в голову вдарила" приобретает новый смысл.

За последнее время вышло несколько новых работ, систематически исследующих полный список превдогенов у человека [6]. Их нашли более 200, но большинство из них - это гены, имеющие отношение к обонянию. Действительно, с обонянием у нас совсем плохо. Что касается остальных, то, не считая уже упомянутых ГУЛО и уриказы, не очень понятно, к чему они относятся, и каковы обстоятельства их исчезновения.


  1. Oda, M., et al. (2002) Loss of Urate Oxidase Activity in Hominoids and its Evolutionary Implications. Mol. Biol. Evol. 19: 640-653 [ссылка]

  2. Keebaugh, A.C. et al. (2010) The Evolutionary Fate of the Genes Encoding the Purine Catabolic Enzymes in Hominoids, Birds, and Reptiles. Mol. Biol.Evol. 27: 1359-1369 [ссылка]

  3. Álvarez-Lario, B and Macarrón-Vicente, J. (2010) Uric acid and evolution. Rheumatology 49: 2010-2015 [ссылка]

  4. Álvarez-Lario, B and Macarrón-Vicente, J.  (2011) Is there anything good in uric acid? QJM 104: 1015-1024. [ссылка]

  5. Sofaer J.A., Emery A.E.H. (1981) Genes for super-intelligence? J Med Genet 18:410-3 [ссылка]

  6. Zhang, Z.D. et al. (2010) Identification and analysis of unitary pseudogenes: historic and contemporary gene losses in humans and other primates. Genome Biol. 11: R26. [ссылка]

Comments

( 37 comments — Leave a comment )
thrasymedes
Jun. 20th, 2013 08:05 am (UTC)
Правильно ли я понимаю, что польза мочевой кислоты для нервной системы пока доказывается только статистикой ? Предложенные механизмы никаких подтверждений пока не имеют ?
idelsong
Jun. 20th, 2013 08:11 am (UTC)
Да, правильно.
siegmund_kafka
Jun. 20th, 2013 08:52 am (UTC)
пара вопросов: есть ли разница в производстве мочевой кислоты между обоими полами и является ли повышенное производство мочи признаком повышенного производства мочевой кислоты? Понятно, что почти все у Эфраимсона были мертвыми белыми мужчинами, а что можно сказать о производстве мочевой кислоты у туарегов или эскимосов?
idelsong
Jun. 20th, 2013 08:54 am (UTC)
Про эскимосов и туарегов не знаю. Бедные маори сплошь и рядом страдают от подагры после вестернизации. Без особых свидетельтв гениальности.
siegmund_kafka
Jun. 20th, 2013 09:06 am (UTC)
в случае с маори, вероятно, подага связана с питанием. Вы не ответили на предыдущие вопросы.
idelsong
Jun. 20th, 2013 09:25 am (UTC)
Там все непросто. Высокое содержание мочевой кислоты не обязательно вызывает подагру, только увеличивает шанс. Подагра связана, в частности, с алкоголизмом.

Статистика - что мужчины чаще болеют подагрой, чем женщины, пожилые - намного чаще, чем молодые.

К производству мочи мочевая кислота вообще не имеет отношение, только по названию, связанному с тем, что она часта находится в мочевых камнях.
siegmund_kafka
Jun. 20th, 2013 09:51 am (UTC)
спасибо. А как с подагрой у ашкеназов относительно прочих еевреев и неевреев?
idelsong
Jun. 20th, 2013 10:06 am (UTC)
Вроде бы ничего нет.
siegmund_kafka
Jun. 20th, 2013 10:10 am (UTC)
תודה, מכל מלמדי השכלתי
idelsong
Jun. 20th, 2013 10:13 am (UTC)
Вот я думаю, пока сижу без работы, не написать ли книжку на основе биологических постов. Может, и купят.
siegmund_kafka
Jun. 20th, 2013 11:24 am (UTC)
может быть, но надо популярней, объяснять, что значит что, и выводы - иначе зачем читать?
autrement_que
Jun. 20th, 2013 12:27 pm (UTC)
ммм в принципе на научпоп спрос-то есть...
idelsong
Jun. 20th, 2013 12:42 pm (UTC)
Это Вы меня поощряете или скептически относитесь?
autrement_que
Jun. 20th, 2013 12:49 pm (UTC)
поощряю, конечно :)
я просто думаю, нельзя ли Вас кому-то сосватать, но пока ничего в голову не пришло.
vvz
Jun. 20th, 2013 05:00 pm (UTC)
При том, что бОльшая часть Вами рассказываемого мне известна (или почти известна :-)), но такую книгу я бы с удовольствием прочёл.
zushe
Jun. 20th, 2013 05:24 pm (UTC)
Можно полюбопытствовать кто Вы по специальности и какое имеете образование? И где живете?
Я не работодатель если что :) Но недавно начал работать в одном симпатичном колледже преподавателем.
idelsong
Jun. 20th, 2013 06:14 pm (UTC)
Я биохимик, PhD, живу в Маале Адумим.
zushe
Jun. 21st, 2013 01:22 am (UTC)
Ашдод для Вас в таком случае далековат, как и Беер-Шева?
А в Ариэле или Махон Лев не пробовали? Предъявив ЖЖ как доказательство педагогического дарования?
sleepingtoss
Jun. 20th, 2013 08:47 pm (UTC)
Марков написал научно-популярную книгу про происхождение человека - её можно даже назвать нашумевшей. Можно, кстати, посмотреть на неё как на ориентир - если удастся написать что-то того же уровня - то имеет смысл.
i_eron
Jun. 20th, 2013 09:17 pm (UTC)
Если получится книга - отлично. А пока - большое спасибо за интересные записи. Это совсем не моя область, уровень популяризации - как раз подходит.
(Anonymous)
Jun. 22nd, 2013 11:12 pm (UTC)
"Бедные маори" в процессе вестернизации быстро освоили огнестрельное оружие и придумали методы борьбы с огневым превосходством противника - километры дерево-земляных укреплений, бункера, защищавшие от артиллерии англичан... И это - середина 19-го века, так что маорийских тотлебенов вполне можно считать гениальными.
lev_usyskin
Jun. 20th, 2013 08:20 am (UTC)
еще - морские свинки не способны синтезировать витамин Ц. Умнейшие создания, доложу вам!
idelsong
Jun. 20th, 2013 08:56 am (UTC)
Да не только морские свинки. Еще костистые рыбы, некоторые летучие мыши и некоторые птицы. Этот ген почему-то часто теряется, на этот счет есть много гипотез, но ответа нет.
gview
Jun. 20th, 2013 02:51 pm (UTC)
Oчевиднoе oбъяснение, пo-мoему, в тoм, чтo кoгдa этoт ген лoмaется, витaмин C, сoдержaщийся в пище, кoмпенсирует эту прoблему, и пoэтoму oтбoр прoтив этoй мутaции не рaбoтaет.
idelsong
Jun. 23rd, 2013 08:57 am (UTC)
Все интересно. У птиц отряда Воробьинообразных в течение их истории ген ГУЛО несколько раз исчезал и появлялся снова (при одной нефункциональной мутации еще может произойти обратная мутация), видимо, в зависимости от диеты.
gview
Jun. 23rd, 2013 09:04 am (UTC)
У челoвекa, нaскoлькo я знaю, тoже ген тoлькo oднoгo ферментa из цепoчки синтезa витaминa C пoлoмaн. Стрaннo, чтo у людей oбрaтнoй мутaции нет. В некoтoрых местaх oбитaния диетa тaкaя, чтo сoвсем не пoмешaлa бы спoсoбнoсть сaмoму витaмин C синтезирoвaть.
idelsong
Jun. 23rd, 2013 09:09 am (UTC)
Поломан один ген, но поломан серьезно: у него 8, что ли, мутаций. Такое уже не восстановить.
gview
Jun. 23rd, 2013 09:11 am (UTC)
Пoнятнo, спaсибo.
thrasymedes
Jun. 20th, 2013 10:44 am (UTC)
Еще вопрос: если азот выводится с помощью мочевой кислоты, то, получается, аммиак из аминокислот, чтобы вывести из организма нужно сначала превратить в какой-то пурин ?
idelsong
Jun. 20th, 2013 12:13 pm (UTC)
Да, это значительно более дорогое удовольствие, но, возможно, эти расходы компенсируются экономией в работе почек. Я не видел работ, в которых кто-нибудь считал бы энергетический баланс. Надо поискать.
whocares1970
Jun. 20th, 2013 02:28 pm (UTC)
Спaсибo, интереснaя стaтья!
ananevich
Jun. 22nd, 2013 03:16 pm (UTC)
Это просто праздник какой-то. Спасибо.
livejournal
Jun. 23rd, 2013 08:40 am (UTC)
Выражение "моча в голову удалила" приобретает новый см
Rainaldo Rossi
Jun. 23rd, 2013 05:44 pm (UTC)
Интересно, если есть работающий образец утраченных генов - вероятно, уже на нынешнем уровне развития генной инженерии доступна операция по "исправлению" псевдогена?;)
Чтобы аскорбинку больше не глотать, иммунитет укрепить, а то и ту же подагру искоренить - может, кто-нибудь предпочтет это избавление - "гениальности"?
Зато - носом можно "всю правду чуять"...
В перспективе же интересно: как понимание и "власть" над тем, что прежде целиком определялось случайностями, повлияет на понятие "норма"? Как известно, "в стране слепых и кривой - король", норма вишь такая, - к "стране лишенных обоняния" это ведь также можно отнести?;)
livejournal
Jul. 3rd, 2013 10:05 pm (UTC)
Июньский улов
User 1a1 referenced to your post from Июньский улов saying: [...] Гены, которые мы потеряли http://idelsong.livejournal.com/420551.html [...]
ktulhuvhtaln
Jan. 7th, 2014 07:33 am (UTC)
:)
В принципе, вебмастер оригинально опубликовал.
idelsong
Jan. 7th, 2014 07:37 am (UTC)
Re: :)
?
( 37 comments — Leave a comment )

Profile

idelsong
hirsh_ben_arie

Tags

Powered by LiveJournal.com
Designed by Lilia Ahner