vzhledem k přirozenému výběru mají různé alely větší šanci na přežití v různých prostředích. Cykly prevalence infekčních chorob a virulence často odrážejí přirozený výběr.
Vyvážený Polymorfismus
Pokud přírodní výběr eliminuje jedinci s negativní fenotypy z populace, tak proč škodlivých mutantní alely přetrvávají v genofondu? Nemoc může zůstat převládající, když heterozygoti mají nějakou jinou výhodu oproti jedincům, kteří mají dvě kopie alely divokého typu. Když mají nosiče výhody, které umožňují, aby škodlivá alela přetrvávala v populaci, funguje vyvážený polymorfismus. Tato forma polymorfismu často zahrnuje heterozygotnost pro zděděné onemocnění, které chrání před infekčním onemocněním. Příklady jsou fascinující.
srpkovitá choroba
srpkovitá choroba je autozomálně recesivní porucha, která způsobuje anémii, bolest kloubů, oteklou slezinu a časté závažné infekce. Ilustruje vyvážený polymorfismus, protože nosiče jsou odolné vůči malárii, infekci parazitem Plasmodium falciparum, která způsobuje cykly zimnice a horečky. Parazit tráví první fázi svého životního cyklu ve slinných žlázách komára Anopheles gambiae. Když infikovaný komár kousne člověka, parazit malárie vstoupí do červených krvinek, které ho transportují do jater. Červené krvinky prasknou a uvolní parazit v celém těle.
V roce 1949 Britský genetik Anthony Allison zjistil, že frekvence srpkovité dopravci v tropické Africe byl vyšší v oblastech, kde malárie zuřila po celý rok. Krevní testy u dětí hospitalizovaných s malárií zjistily, že téměř všechny byly homozygotní pro divoký typ srpkovité alely. Několik srpkovitých nosičů mezi nimi mělo nejmírnější případy malárie. Byla přítomnost malárie nějakým způsobem vybírána pro alelu srpkovitých buněk tím, že kácí lidi, kteří ji nezdědili? Skutečnost, že srpkovitá nemoc je ve Spojených státech, kde je malárie vzácná, mnohem méně častá, podporuje myšlenku, že heterozygotnost srpkovitých buněk poskytuje ochranný účinek.
Další důkaz srpkovitá dopravce výhodu v sužovaných malárií prostředí je skutečnost, že vzestup srpkovitá paralely pěstování plodin, které poskytují živnou půdou pro Anopheles komáři. Asi 1000 B. C., Malayo-Polynéské námořníky z jihovýchodní Asie cestoval v kánoích do Východní Afriky, přináší nové plodiny banány, sladké brambory, tarovy, a kokosové ořechy. Když byla džungle vyčištěna pro pěstování těchto plodin, otevřený prostor poskytoval živnou půdu pro komáry. Hmyz zase nabídl stanoviště pro část životního cyklu parazita malárie.
Gen srpkovitých buněk mohl být přiveden do Afriky lidmi migrujícími z jižní Arábie a Indie, nebo mohl vzniknout mutací přímo ve východní Africe. Nicméně se to stalo, lidé, kteří zdědili jednu kopii srpkovité alely, měli membrány červených krvinek, které parazit nepřiznaly. Nositelé měli více dětí a ochrannou alelu předali přibližně polovině z nich. Postupně se frekvence alely srpkovitých buněk ve východní Africe zvýšila z 0, 1 procenta na velkolepých 45 procent ve třiceti pěti generacích. Nositelé zaplatili cenu za tuto genetickou ochranu, kdykoli dva vyprodukovali dítě se srpkovitou anémií.
nastavený cyklus. Osady s velkým počtem nosičů srpkovitých buněk unikly oslabující malárii. Byli proto dostatečně silní, aby vyčistili ještě více půdy, aby pěstovali jídlo – a podporovali komáry nesoucí choroby. I dnes je srpkovitá choroba častější v zemědělských společnostech než u lidí, kteří loví a shromažďují své jídlo.
deficit glukóza-6-fosfátdehydrogenázy
nedostatek G6PD je deficit enzymu vázaný na pohlaví, který postihuje 400 milionů lidí na celém světě. Způsobuje život ohrožující hemolytickou anémii, při které prasknou červené krvinky. Vyvíjí se však pouze za specifických podmínek-jíst fava fazole, vdechovat určité druhy pylu, užívat určité léky nebo nakazit určité infekce. Studie na afrických dětech s těžkou malárií ukazují, že heterozygotní ženy a hemizygotní muži pro nedostatek G6PD jsou nedostatečně zastoupeni. To naznačuje, že zdědění genu s nedostatkem enzymu nějakým způsobem chrání před malárií.
skutečnost, že nedostatek G6PD je spojen s pohlavím, představuje možnost, kterou nevidíme u srpkovitých buněk, což je autozomálně recesivní. Protože jsou vybráni heterozygoti i hemizygoti, měla by mutantní alela nakonec převládat v populaci vystavené malárii. To se však nestane – stále existují samci hemizygotní a samice homozygotní pro alelu divokého typu. Důvod se opět týká přirozeného výběru. Lidé s nedostatkem enzymu-hemizygotní muži a homozygotní ženy-jsou vybíráni z populace anémií. Proto, přírodní výběr působí ve dvou směrech na hemizygous muži – volba pro mutantní alelu, protože chrání proti malárii infekce, ale volba proti, protože enzym nedostatek. To je podstata vyváženého polymorfismu.
PKU
Phenylketnonuria je vrozená porucha metabolismu, ve kterém chybí enzym způsobuje aminokyselina fenylalanin vybudovat, s ničivými účinky na nervový systém, pokud jedinec takto restriktivní dietu. Přenašeči autosomálně recesivní chorobou mají zvýšené hladiny fenylalaninu – úrovně, které nejsou dostatečně vysoké, aby způsobit příznaky, ale, že jsou dost vysoké, tak mohou mít ochranný účinek během těhotenství. Lékaři zjistili, že ženy, které jsou nositelkami PKU, mají mnohem nižší než průměrný výskyt potratu. Jednou z teorií je, že přebytek fenylalaninu nějakým způsobem inaktivuje jed, nazývaný ochratoxin A, který některé houby produkují a o kterém je známo, že způsobuje spontánní potrat.
historie poskytuje důkaz, který spojuje heterozygotnost PKU s ochranou proti houbovému toxinu. PKU je nejčastější v Irsku a západním Skotsku, a mnoho postižených rodin žijících jinde vystopovat jejich kořeny do této části světa. Pokud by nosiče PKU měly s největší pravděpodobností děti než nenosiče kvůli ochranným účinkům genu PKU, v průběhu času by alela způsobující onemocnění zvýšila populaci.
Tay-Sachsova choroba
nesoucí Tay-Sachsovu chorobu může chránit před tuberkulózou (TB). V aškenazimských populacích je až 11 procent lidí nositeli Tay-Sachs. Během druhé světové války, TBC běžela na denním pořádku ve východoevropských židovských osadách. Často zdraví příbuzní dětí s Tay-Sachsovou chorobou nekontaktovali TBC, i když byli opakovaně vystaveni. Ochrana proti TBC, kterou heterozygotnost Tay-Sachsovy choroby zřejmě nabídla, zůstala mezi židovskými lidmi, protože jim bylo zabráněno opustit ghetta. Mutantní alela se zvýšila četnost TB selektivně kácet ty, kteří neměli nosit a dopravci měli děti s sebou. Genetický drift mohl také pomoci izolovat alelu Tay-Sachs, náhodou, ve skupinách přeživších holocaustu. Jak přesně snížené hladiny genového produktu, enzymu zvaného hexoseaminidáza A, chrání před TBC, není známo.
Cystická Fibróza
Vyvážený polymorfismus může vysvětlovat, proč cystická fibróza je tak běžné – anatomické vady, která je základem CF chrání proti průjmovým onemocněním, jako je cholera.
epidemie cholery zanechaly své stopy na lidské populaci a způsobily rozsáhlou smrt během několika dní. V létě roku 1831 epidemie zabila 10 procent populace St. Louis a v roce 1991 epidemie zametla Peru. Bakterie cholery způsobují průjem, který rychle dehydratuje tělo a může vést k šoku a selhání ledvin a srdce. Bakterie produkuje toxin, který otevírá chloridové kanály v tenkém střevě. Jak sůl (NaCl) opouští buňky, následuje voda s přirozenou chemickou tendencí k ředění soli. Voda vytékající ze střevních buněk opouští tělo jako průjem.
V roce 1989, kdy genetici identifikovali CF genu a popsal jeho proteinový produkt jako regulátor chloridový kanál v určitých sekreční buňky, možné vysvětlení výskytu dědičné onemocnění se objevily. Cholera otevírá chloridové kanály a nechává chlorid a vodu opustit buňky. Protein CFTR dělá pravý opak, uzavírá chloridové kanály a zachycuje sůl a vodu v buňkách, které vysychají hlen a další sekrece. Osoba s CF nemůže uzavřít choleru, protože toxin nemůže otevřít chloridové kanály v tenkém střevě.
nosiče CF mají smíšené požehnání vyváženého polymorfismu. Nemají dostatek abnormální chloridových kanálů způsobit ztížené dýchání a ucpané slinivky břišní, cystická fibróza, ale mají dost vad k prevenci cholery z zabydluje. Během devastujících epidemií cholery, které byly posety historie, jedinci nesoucí mutantní CF alel měl selektivní výhodu, a oni neúměrně přenáší alel pro budoucí generace. Protože však CF vznikl v západní Evropě a cholera v Africe, možná počáteční zvýšení CF herterozygosity bylo reakcí na jinou průjmovou infekci.