A légszennyezés, az evolúció és az emberek milliárdainak sorsa

Ez nem csak egy modern probléma. A levegőben lévő méreganyagok annyira károsak, hogy évmilliók alatt formálhatják DNS-ét.

A légszennyezés veszélye felkeltette a figyelmünket, amikor meglátjuk - például az ausztrál kefetüzek füstjei, amelyek most már az űrből látszanak, vagy a mérgező szmogleves, amely télen olyan városokba ereszkedik, mint Új-Delhi.

De a szennyezett levegő emberek milliárdjait is folyamatosan károsítja. A szabadban lélegezzük be az autós forgalom, a szénerőművek és az olajfinomítók által szállított méreganyagokat. Beltéri hő- és főzőtüzek elszennyezik a levegőt a szegény országokban élő emberek milliárdjai számára. Több mint egymilliárd ember méreganyagot ad a tüdejébe cigarettázással - és újabban gőzöléssel.

A világ népének 92 százaléka olyan helyeken él, ahol a finom részecskék - az emberi szövetekre legveszélyesebb nagyon kicsi részecskék - meghaladják az Egészségügyi Világszervezet egészséges levegőre vonatkozó iránymutatását. A légszennyezés és a dohány együttesen évente akár 20 millió korai halálesetet okozhat.

A levegőben található toxinok megdöbbentő módon károsítanak minket. A tüdőrákhoz és a szívbetegségekhez jól megalapozott kapcsolatok mellett a kutatók új összefüggéseket találnak olyan rendellenességekhez, mint a cukorbetegség és az Alzheimer-kór.

A tudósok még mindig kitalálják, hogy a légszennyezés hogyan okozza ezeket a betegségeket. Zavarba ejtik azt a látszólagos ellenálló képességet is, amelyet néhány embernek el kell érnie ezzel a modern támadással szemben.

Egyes kutatók azt állítják, hogy ezekre a kérdésekre a válaszok távoli evolúciós múltunkban rejlenek, évmilliókkal azelőtt, hogy az első cigaretta felgyújtott volna, és az első autó útnak indult volna.

Őseinket még a kétlábú majmok is az afrikai szavannát sétáltatták el a levegőben lévő mérgek miatt - érvelt Benjamin Trumble, az Arizonai Állami Egyetem biológusa és Caleb Finch a Dél-Kaliforniai Egyetemről a Biology Quarterly Review decemberi számában.

Az elődeink védekezést fejlesztettek ki ezek ellen a szennyező anyagok ellen, javasolják a tudósok. Ma ezek az adaptációk - bár korlátozottan - védelmet nyújthatnak a dohányfüst és más, levegőben rejlő fenyegetések ellen.

De evolúciós örökségünk teher is lehet - spekulált Dr. Trumble és Dr. Finch. Egyes genetikai adaptációk fokozhatják a légszennyezéssel összefüggő betegségek iránti kiszolgáltatottságunkat.

„Valóban kreatív, érdekes hozzájárulás az evolúciós orvosláshoz” - mondta Molly Fox, a kaliforniai Kaliforniai Egyetem antropológusa, aki nem vett részt az új tanulmányban.

A történet körülbelül hét millió évvel ezelőtt kezdődik. Afrika abban az időben fokozatosan egyre szárazabbá vált. A Szahara Afrika északi részén jelent meg, míg Afrika keleti és déli részén gyepek nyíltak meg.

A csimpánzok és a gorillák ősei a visszavonuló erdőkben maradtak, de ősi rokonaink alkalmazkodtak az új környezetekhez. Magas, karcsú vázzá fejlődtek, amelyek alkalmasak nagy távolságok gyaloglására és futására.

Dr. Finch és Dr. Trumble úgy vélik, hogy a korai emberek egy másik kihívással néztek szembe, amelyet nagyrészt figyelmen kívül hagytak: a levegőt.

Időről időre a szavanna súlyos porviharokat tapasztalt volna a Szaharából, és távoli őseink kockázatot okozhattak a tüdejüknek a szilícium-dioxidban gazdag részecskék belélegzésével.

"Amikor a por megemelkedik, újabb tüdőproblémákat fogunk látni" - mondta Dr. Finch. A görög kutatók még ma is azt tapasztalták, hogy amikor Szahara szele eléri országukat, a betegek légúti panaszokkal lépnek kórházakba.

A trópusi erdők sűrű lombja menedéket adott a csimpánzoknak és a gorilláknak a por elől. De a legkorábbi embereknek, akik a nyílt gyepeken vándoroltak, nem volt hova bújniuk.

Nem a por jelentette az egyetlen veszélyt. A korai emberek tüdejét is irritálhatja a szavanna hatalmas legeltetett állományainak magas pollenszintje és székletanyag-részecskéi.

Dr. Finch és Dr. Trumble azt állítják, hogy a tudósoknak mérlegelniük kell, hogy ezek az új kihívások megváltoztatták-e a biológiai életünket a természetes szelekció révén. Lehetséges például, hogy a cigarettafüstnek ellenálló emberek örökölték azokat a genetikai variánsokat, amelyek megvédték távoli őseiket a barlangtűzektől?

E kérdések megválaszolásának egyik módja az, ha megnézzük azokat a géneket, amelyek jelentősen fejlődtek azóta, hogy őseink kiköltöztek az erdőkből.

Az egyik a MARCO, amely a tüdőnkben az immunsejtek által használt molekuláris horog előállításának tervét adja. A sejtek ezt a horgot használják mind a baktériumok, mind a részecskék, köztük a szilícium-dioxid por eltávolítására.

A MARCO gén emberi változata egyértelműen eltér a többi majométól. Ez az átalakulás legalább félmillió évvel ezelőtt történt. (A neandervölgyiek is hordozták a változatot.) A poros levegő belélegzése hajtotta a MARCO evolúcióját szavanna járó őseinkben, Dr. Finch és Dr. Trumble feltételezik.

Később őseink a tűz elsajátításával egészítették ki a légi fenyegetéseket. Mialatt a kandallók közelében ácsorogtak, hogy ételt főzzenek, melegen maradjanak vagy távol tartják magukat a rovaroktól, füstöt leheltek. Miután a korai emberek elkezdtek menedéket építeni, a környezet károsabbá vált a tüdejükre.

"A legtöbb hagyományos ember erősen füstös környezetben él" - mondta Dr. Finch. "Azt hiszem, ez már az emberi élet ténye volt számunkra még fajunk előtt."

A füst új evolúciós nyomást váltott ki - vélik ő és Dr. Trumble. Az emberek erőteljes májenzimeket fejlesztettek ki, hogy lebontják a tüdőből a véráramba kerülő méreganyagokat.

Gary Perdew, a Penn State University molekuláris toxikológusa és munkatársai a füst által vezérelt evolúció bizonyítékát találták egy másik génben, az AHR-ben.

Ez a gén a bél, a tüdő és a bőr sejtjein található fehérjét képezi. Amikor a méreganyagok rákerülnek a fehérjére, a sejtek enzimeket bocsátanak ki, amelyek lebontják a mérgeket.

Más emlősök AHR-t használnak táplálékuk méregtelenítésére. De a fehérje hatékony a fafüstben lévő egyes vegyületek ellen is.

Más fajokhoz képest az emberi változat gyengébb választ ad a toxinokra, talán azért, mert az AHR fehérje nem a tökéletes védő - az általa hagyott fragmentumok szövetkárosodást okozhatnak.

A tűz előtt őseinknek nem kellett gyakran használniuk az AHR-t; elméletileg testük elviselte a fehérje által okozott korlátozott károsodást.

De amikor elkezdtünk rendszeresen füstölni és folyamatosan szükségünk volt az AHR fehérjére, a gén veszélyes lehet egészségünkre.

Dr. Perdew úgy véli, hogy az emberek egy gyengébb AHR-reakciót fejlesztettek ki, hogy megtalálják az „édes pontot”, egy olyan kompromisszumot, amely minimalizálja a levegőben lévő szennyező anyagok károsodását anélkül, hogy túl sok mellékhatást okozna.

Ezek az adaptációk soha nem voltak tökéletesek, ezt bizonyítja, hogy ma is emberek milliói halnak meg a beltéri levegőszennyezés miatt. De az evolúció nem törekszik a tökéletes egészségre.

"Evolúciós szempontból csak az számít, hogy szaporodjon" - mondta Dr. Perdew. - Ha negyvenes éveiben meghal, akkor mi van? Ez egyfajta hideg, szívtelen gondolkodásmód, de olyan, amilyen. "

Megváltozott légkör

Fajaink két évszázaddal ezelőtt olyan testekkel érkeztek az ipari forradalomba, amelyeket évszázadok óta formált ez a rendkívül tökéletlen folyamat.

A tiszta víz, a továbbfejlesztett gyógyszerek és más újítások drasztikusan csökkentik a fertőző betegségek okozta haláleseteket. Az átlagos várható élettartam megugrott. De a levegőben lévő méreganyagok kitettsége is nőtt.

"Ha az elmúlt ötmillió évet egyetlen évre tömörítjük, csak december 31-én, 11: 40-kor kezdődik az ipari forradalom" - mondta Dr. Trumble. "Az emberi létnek csak a legkisebb apróságában élünk, mégis azt gondoljuk, hogy körülöttünk minden normális."

Az ipari forradalmat főként a szén hajtotta, és az emberek belélegezték a füstöt. Az autók mindenütt elterjedtek; elterjedtek az erőművek és az olajfinomítók. A dohányipari vállalatok ipari méretű cigarettákat készítettek. Ma évente 6,5 billió cigarettát árulnak.

Testünk több százezer éven át csiszolt védekezéssel válaszolt. Az egyik legerősebb válaszuk a gyulladás volt. De rövid gyulladásos rohamok helyett sokan folyamatosan tapasztalni kezdték.

Számos tanulmány azt sugallja, hogy a krónikus gyulladás fontos kapcsolatot jelent a levegőben lévő toxinok és a betegségek között. Az agyban például a krónikus gyulladás ronthatja a képességünket a hibás fehérjék megtisztítására. Amint ezek a fehérjék felhalmozódnak, demenciához vezethetnek.

A kórokozók képesek eljutni a szennyező részecskékre. Amikor az orrunkba kerülnek, kapcsolatba léphetnek az idegvégződésekkel. Ott még több gyulladást válthatnak ki.

"Ők biztosítják ezt az autópályát, amely közvetlen utat jelent az agy felé" - mondta Dr. Fox, a Kaliforniai Egyetemen, Los Angelesben. "Azt hiszem, ez teszi ezt a különösen ijesztő történetet."

Néhány füstös múltunkban felmerült genetikai változat most segítséget nyújthat. Lehet, hogy néhány ember sokáig élhet a dohányzás ellenére - javasolja Dr. Finch és Dr. Trumble.

De a kutatók egy másik gént vizsgáltak, amelynek az ellenkezője látszik: az egykor hasznos változat vált ártalmasá a növekvő légszennyezés korában.

Az ApoE4 variáns először azért került napvilágra, mert drasztikusan megnöveli az Alzheimer-kór kialakulásának kockázatát. Újabban a kutatók azt is felfedezték, hogy az ApoE4 növeli annak kockázatát, hogy a légszennyezésnek való kitettség demenciához vezet.

De ezek a tanulmányok csak az iparosodott országokra korlátozódtak. Amikor a kutatók más társadalmakra tekintettek - például a ghánai szegény falvakban élő gazdákra vagy a bolíviai őslakos erdőslakókra -, az ApoE4 hatása egészen más volt.

Ezekben a társadalmakban a fertőző betegségek továbbra is a halálok fő okai, különösen a gyermekeknél. A kutatók azt találták, hogy ilyen helyeken az ApoE4 növeli annak esélyét, hogy az emberek felnőtt korukig túlélik és gyermekeik lesznek.

A természetes szelekció több százezer éven át előnyben részesíthette az ApoE4-et a túlélés növelésének ezen képessége miatt. De ennek a génnek és másoknak káros mellékhatásai lehetnek, amelyek láthatatlanok maradtak a kormos, füstös modern korig.