自然選択のために、異なる対立遺伝子は異なる環境で生存の利点を与える可能性が高くなります。 感染症の有病率と病原性のサイクルは、しばしば自然選択を反映しています。
バランス多型
自然選択が集団から有害な表現型を持つ個体を排除する場合、なぜ有害な変異対立遺伝子は遺伝子プール内に持続するのですか？ ヘテロ接合体は、野生型対立遺伝子の二つのコピーを持っている個人よりもいくつかの他の利点を持っている場合、疾患は流行し続けることができま キャリアが有害な対立遺伝子が集団内で持続することを可能にする利点を有する場合、バランスの取れた多型が働いている。 多型のこの形式は、多くの場合、感染症から保護する継承された病気のためのヘテロ接合性を伴います。 例は魅力的です。
鎌状赤血球症
鎌状赤血球症は、貧血、関節痛、脾臓の腫れ、および頻繁な重度の感染症を引き起こす常染色体劣性疾患です。 キャリアがマラリア、悪寒および熱の周期を引き起こす寄生虫のPlasmodiumのfalciparumによる伝染に対して抵抗力があるのでそれは釣り合った多型を示します。 寄生虫は、そのライフサイクルの第一段階を蚊Anopheles gambiaeの唾液腺に費やしています。 感染した蚊がヒトに刺されると、マラリア原虫は赤血球に入り、肝臓に輸送されます。 赤血球が破裂し、体全体に寄生虫が放出されます。
1949年、英国の遺伝学者Anthony Allisonは、熱帯アフリカにおける鎌状赤血球運搬者の頻度が、マラリアが一年中猛威を振るう地域でより高いことを発見した。 マラリアで入院した子供の血液検査では、野生型の鎌状赤血球対立遺伝子のほぼすべてがホモ接合体であることが判明しました。 その中で鎌状赤血球キャリアの数は最も軽度のマラリア症例を有していた。 マラリアの存在は、それを継承しなかった人々を伐採することによって鎌状赤血球対立遺伝子を何らかの形で選択したのでしょうか？ 鎌状赤血球症がマラリアがまれである米国でははるかに一般的ではないという事実は、鎌状赤血球のヘテロ接合性が保護効果を提供するという考えを支持している。
マラリアが蔓延した環境における鎌状赤血球運搬体の利点のさらなる証拠は、鎌状赤血球病の増加が、アノフェレス蚊の繁殖地を提供する作物の栽培と平行しているという事実である。 紀元前1,000年頃、東南アジアからのマラヨー-ポリネシア人の船員はカヌーで東アフリカに旅し、バナナ、ヤマイモ、タロス、ココナッツの新しい作物をもたらした。 これらの作物を栽培するためにジャングルがクリアされたとき、オープンスペースは蚊の繁殖地を提供しました。 昆虫は、順番に、マラリア原虫のライフサイクルの一部のための生息地を提供しました。
鎌状赤血球遺伝子は、南アラビアやインドから移住してきた人々によってアフリカにもたらされた可能性があり、または東アフリカで直接変異によ しかし、それが起こった、鎌状赤血球対立遺伝子の1つのコピーを継承した人々は、寄生虫を認めなかった赤血球膜を持っていました。 キャリアは、より多くの子供を持っていたし、それらの約半分に保護対立遺伝子を渡しました。 徐々に、東アフリカにおける鎌状赤血球対立遺伝子の頻度は0.1パーセントから三十から五世代で壮大な45パーセントに上昇しました。 キャリアは、この遺伝的保護のための価格を支払った,二つは鎌状赤血球症の子供を生産するたびに.
多数の鎌状赤血球運搬者がいる集落は、衰弱させるマラリアを免れた。 したがって、彼らは食糧を栽培し、病気を持つ蚊をサポートするためにさらに多くの土地をクリアするのに十分な強さでした。 今日でも、鎌状赤血球症は、狩りをして食べ物を集める人々よりも農業社会でより一般的です。
グルコース-6-リン酸デヒドロゲナーゼ欠乏症
G6PD欠乏症は、世界中で400万人に影響を与える性連鎖酵素欠乏症です。 それは赤血球が破裂する生命を脅かす溶血性貧血を引き起こす。 しかし、それは特定の条件の下でのみ発症します-ファバ豆を食べたり、特定の種類の花粉を吸入したり、特定の薬を服用したり、特定の感染症を発症し 重度のマラリアを持つアフリカの子供の研究は、g6PD欠乏症のヘテロ接合体の女性と半接合体の男性が過小評価されていることを示しています。 これは、酵素欠乏症遺伝子を継承することが何らかの形でマラリアから保護することを示唆している。
G6PD欠乏症が性連鎖性であるという事実は、常染色体劣性である鎌状赤血球症では見られない可能性をもたらします。 ヘテロ接合体と半接合体の両方のために選択されているので、変異対立遺伝子は、最終的にマラリアにさらされた集団で優勢でなければなりません。 しかし、これは起こりません-野生型対立遺伝子にはまだ男性の半接合体と女性のホモ接合体があります。 その理由は、再び自然選択に関連しています。 酵素欠乏症を持つ人々-hemizygous男性とhomozygous女性-は貧血によって人口から選択されます。 したがって、自然選択は、半接合男性に二つの方向に作用する-それはマラリア感染から保護するので、変異対立遺伝子を選択し、まだ酵素欠乏症のた これはバランスのとれた多型の本質です。
PKU
Phenylketnonuriaは、不足している酵素がアミノ酸フェニルアラニンを蓄積させ、個体が制限食に従わない限り神経系に壊滅的な影響を与える先天性代謝異常である。 この常染色体劣性状態のキャリアは、フェニルアラニンレベルを上昇させている-症状を引き起こすのに十分に高くないが、妊娠中に保護効果を有す 医師は、PKUキャリアである女性が流産の平均よりもはるかに低い発生率を有することを観察している。 一つの理論は、過剰なフェニルアラニンが何らかの形でオクラトキシンAと呼ばれる毒を不活性化し、特定の真菌が産生し、自然流産を引き起こすことが知られているということである。
の歴史は、PKUヘテロ接合性を真菌毒素に対する保護に結びつける証拠を提供する。 PKUはアイルランドとスコットランド西部で最も一般的であり、他の場所に住んでいる多くの影響を受けた家族は、世界のこの部分に彼らのルーツを PKU遺伝子の保護効果のためにPKUキャリアが非キャリアよりも子供を持つ可能性が最も高い場合、経時的に疾患を引き起こす対立遺伝子は人口を増
Tay-Sachs病
Tay-Sachs病を運ぶことは結核（TB）から保護することができます。 アシュケナジムの人口では、人々の11％までがTay-Sachsキャリアです。 第二次世界大戦中、結核は東ヨーロッパのユダヤ人居住地で横行した。 多くの場合、Tay-Sachs病の子供の健康な親戚は、繰り返し暴露されてもTBに接触しませんでした。 テイ＝サックス病の結核に対する保護は、ゲットーから出ることができなかったため、ユダヤ人の間に残っていた。 変異対立遺伝子は，ＴＢがそれを運ばなかった人を選択的に伐採し，キャリアが互いに子供を持っているにつれて頻度が増加した。 遺伝的ドリフトはまた、ホロコースト生存者のグループで、偶然、Tay-Sachs対立遺伝子を単離するのに役立っている可能性があります。 正確にどのように低レベルの遺伝子産物、ヘキソースアミニダーゼAと呼ばれる酵素がTBから保護するかは知られていません。
嚢胞性線維症
バランスのとれた多型は、嚢胞性線維症が非常に一般的である理由を説明するかもしれません-CFの根底にある解剖学的欠陥は、コレラ
コレラの流行は人類に足跡を残し、わずか数日で広範な死を引き起こしています。 1831年の夏には、セントルイスの人口の10パーセントが流行し、1991年には流行がペルーを席巻した。 コレラ細菌は下痢を引き起こし、急速に体を脱水し、ショックや腎臓や心不全につながる可能性があります。 細菌は小腸の塩化物チャネルを開ける毒素を作り出します。 塩（NaCl）が細胞を離れると、水は塩を希釈する自然な化学的傾向に従います。 腸の細胞から急いで水が下痢として体を残します。
1989年、遺伝学者がCF遺伝子を同定し、そのタンパク質産物を特定の分泌細胞における塩化物チャネルの調節因子として記述したとき、遺伝性障害の有病率の可能性のある説明が浮上した。 コレラは塩化物チャネルを開き、塩化物と水が細胞を離れるようにする。 CFTRタンパク質は、塩化物チャネルを閉鎖し、粘液および他の分泌物を乾燥させる細胞内の塩および水を捕捉する、ちょうど反対を行う。 毒素が小腸の塩化物チャネルを開けることができないのでCFの人はコレラを引き締めることができません。
彼らは嚢胞性線維症の苦労した呼吸と詰まった膵臓を引き起こすのに十分な異常な塩化物チャネルを持っていませんが、コレラが定着するのを防ぐのに十分な欠陥を持っています。 歴史を浴びせてきた壊滅的なコレラ流行の間に、変異CF対立遺伝子を運ぶ個人は、選択的な利点を持っていた、と彼らは不釣り合いに将来の世代にそ しかし、CFは西ヨーロッパで発生し、アフリカでコレラが発生したため、おそらくCF herterozygosityの初期の増加は、異なる下痢感染に対する応答であった。