Това не е само модерен проблем. Въздушните токсини са толкова пагубни, че може да са оформили нашето ДНК в продължение на милиони години.

милиарди

Заплахата от замърсяване на въздуха привлича вниманието ни, когато го видим - например димните въжета на австралийските пожари с четки, които сега се виждат от космоса, или отровната супа от смог, която се спуска върху градове като Ню Делхи през зимата.

Но замърсеният въздух също вреди на милиарди хора непрекъснато. На открито вдишваме токсини, доставяни от автомобилния трафик, заводите, работещи с въглища, и петролните рафинерии. Пожарите на закрито за топлина и готвене омърсяват въздуха за милиарди хора в бедните страни. Над милиард души добавят токсини към белите си дробове чрез пушене на цигари - а напоследък и чрез вейпинг.

Деветдесет и два процента от хората по света живеят на места, където фините прахови частици - много малките частици, най-опасни за човешките тъкани - надвишават насоките на Световната здравна организация за здравословен въздух. Замърсяването на въздуха и тютюнът заедно са причина за до 20 милиона преждевременни смъртни случаи всяка година.

Въздушните токсини ни увреждат по изумителен брой начини. Наред с добре установените връзки с рак на белите дробове и сърдечни заболявания, изследователите сега откриват нови връзки с разстройства като диабет и болест на Алцхаймер.

Учените все още установяват как замърсяването на въздуха причинява тези заболявания. Те също озадачават очевидната устойчивост, която някои хора имат към този съвременен натиск.

Сега някои изследователи твърдят, че отговорите на тези въпроси се крият в далечното ни еволюционно минало, милиони години преди първата цигара да е била запалена и първата кола да е тръгнала по пътя.

Нашите предци са били измъчвани от въздушни токсини, дори като двуноги маймуни, разхождащи се по африканската савана, твърдят Бенджамин Тръмбъл, биолог от Държавния университет в Аризона, и Калеб Финч от Университета в Южна Калифорния, в декемврийския брой на Quarterly Review of Biology.

Учените предполагат, че нашите предшественици са еволюирали срещу тези замърсители. Днес тези адаптации могат да осигурят защита, макар и ограничена, срещу тютюнев дим и други въздушни заплахи.

Но нашето еволюционно наследство също може да бъде в тежест, спекулират д-р Тръмбъл и д-р Финч. Някои генетични адаптации може да са увеличили уязвимостта ни към заболявания, свързани със замърсяването на въздуха.

Това е „наистина творчески, интересен принос към еволюционната медицина“, каза Моли Фокс, антрополог от Калифорнийския университет в Лос Анджелис, която не участва в новото проучване.

Историята започва преди около седем милиона години. По това време Африка постепенно се разрастваше по-безводни. Сахара се появи в Северна Африка, докато пасищата се отвориха в Източна и Южна Африка.

Предците на шимпанзетата и горилите са останали в отстъпващите гори, но нашите древни роднини са се адаптирали към новата среда. Те се превърнаха във висока, стройна рамка, подходяща за ходене и бягане на дълги разстояния.

Д-р Финч и д-р Тръмбъл вярват, че ранните хора са изправени пред друго предизвикателство, което е пренебрегнато до голяма степен: въздухът.

Периодично саваната щеше да преживява силни прахови бури от Сахара и нашите далечни предци може да са рискували да навредят на белите им дробове от дишането на богати на силициев диоксид частици.

„Когато прахът се издигне, ще видим още белодробни проблеми“, каза д-р Финч. Дори днес гръцки изследователи са открили, че когато ветровете на Сахара достигнат страната им, пациентите се втурват в болници с дихателни оплаквания.

Плътната зеленина на тропическите гори даваше на шимпанзетата и горилите убежище от прах. Но най-ранните хора, скитащи по откритите пасища, нямаше къде да се скрият.

Прахът не беше единствената опасност. Белите дробове на ранните хора също може да са били раздразнени от високите нива на прашец и частици фекални вещества, произведени от огромните стада на паша на савана.

Д-р Финч и д-р Тръмбъл твърдят, че учените трябва да обмислят дали тези нови предизвикателства са променили нашата биология чрез естествен подбор. Възможно ли е например хората, които са устойчиви на цигарен дим, да са наследили генетични варианти, които са защитавали своите далечни предци от пещерни пожари?

Един от начините да отговорим на тези въпроси е да разгледаме гени, които са се развили значително след изселването на нашите предци от горите.

Един от тях е MARCO, който осигурява плана за производство на молекулярна кука, използвана от имунните клетки в белите ни дробове. Клетките използват тази кука, за да изчистят както бактериите, така и частиците, включително силициевия прах.

Човешката версия на гена MARCO се различава значително от тази на другите маймуни. Тази трансформация се случи преди поне половин милион години. (Неандерталците също са носили варианта.) Вдишването на прашен въздух стимулира еволюцията на MARCO в нашите предци, ходещи по савана, хипотезата на д-р Финч и д-р Тръмбъл.

По-късно нашите предци добавиха към въздушните заплахи, овладявайки огъня. Докато се бавеха близо до огнищата, за да готвят храна, да стоят на топло или да се пазят от насекоми, те дишаха дим. След като ранните хора започнаха да строят приюти, околната среда стана по-вредна за белите им дробове.

„Повечето традиционни хора живеят в силно опушена среда“, каза д-р Финч. "Мисля, че това е факт на човешки живот за нас дори преди нашия вид."

Димът създава нов еволюционен натиск, вярват той и д-р Тръмбъл. Хората развиват мощни чернодробни ензими, например, за да разграждат токсините, преминаващи в кръвния поток от белите дробове.

Гари Перду, молекулярен токсиколог от държавния университет в Пен, и колегите му са открили доказателства за еволюция, задвижвана от дим, в друг ген, AHR.

Този ген прави протеин, открит в клетките в червата, белите дробове и кожата. Когато токсините попаднат в протеина, клетките отделят ензими, които разграждат отровите.

Други бозайници използват AHR за детоксикация на храната си. Но протеинът е ефективен и срещу някои от съединенията в дървесния дим.

В сравнение с други видове, човешката версия предизвиква по-слаб отговор на токсините, може би защото AHR протеинът не е идеалният протектор - остатъците, които оставя след себе си, могат да причинят увреждане на тъканите.

Преди пожара нашите предци не е трябвало да използват AHR много често; на теория телата им биха могли да понасят ограничената вреда, причинена от протеина.

Но когато започнахме да дишаме редовно дим и постоянно да се нуждаем от AHR протеин, генът може да се превърне в опасен за нашето здраве.

Д-р Perdew вярва, че хората са развили по-слаба реакция на AHR като начин за намиране на „сладко място“, компромис, който свежда до минимум щетите от замърсители във въздуха, без да причинява твърде много странични ефекти.

Тези адаптации никога не са били перфектни, както се вижда от факта, че милиони хора все още умират днес от замърсяването на въздуха в помещенията. Но еволюцията не търси перфектно здраве.

„Всичко, което има значение от еволюционна гледна точка е, че се възпроизвеждате“, каза д-р Пердеу. „Ако умрете през четиридесетте, какво от това? Това е някакъв студен, безсърдечен начин да се мисли за това, но това е това, което е. "

Променена атмосфера

Нашият вид пристигна в индустриалната революция преди два века с тела, които са били оформени в продължение на милиони години от този изключително несъвършен процес.

Чистата вода, подобрените лекарства и други нововъведения драстично намаляват смъртните случаи от инфекциозни заболявания. Средната продължителност на живота нарасна. Но излагането ни на въздушни токсини също се увеличи.

„Ако компресирахме последните пет милиона години в една година, едва на 31 декември, 23.40, започва Индустриалната революция“, каза д-р Тръмбъл. „Живеем в най-малкото малко излъчване на човешкото съществуване, но въпреки това смятаме, че всичко около нас е нормалното.“

Индустриалната революция се задвижваше предимно от въглища и хората започнаха да дишат изпаренията. Автомобилите станаха повсеместни; разпространяват се електроцентрали и петролни рафинерии. Тютюневите компании произвеждаха цигари в индустриален мащаб. Днес те продават 6,5 трилиона цигари всяка година.

Телата ни реагираха със защити, усъвършенствани в продължение на стотици хиляди години. Един от най-мощните им отговори беше възпалението. Но вместо кратки изблици на възпаление, много хора започнаха да го изпитват постоянно.

Много изследвания сега показват, че хроничното възпаление представлява важна връзка между токсините във въздуха и болестите. В мозъка например хроничното възпаление може да наруши способността ни да изчистваме дефектните протеини. Тъй като тези протеини се натрупват, те могат да доведат до деменция.

Патогените могат да се придвижат с частици замърсители. Когато попаднат в носа ни, те могат да осъществят контакт с нервните окончания. Там те могат да предизвикат още повече възпаление.

„Те осигуряват тази магистрала, която е директен път към мозъка“, каза д-р Фокс от Калифорнийския университет в Лос Анджелис. „Мисля, че именно това прави тази особено страшна история.“

Някои генетични варианти, възникнали в опушеното ни минало, може да ни помогнат сега. Те може да позволят на някои хора да живеят дълго въпреки пушенето, предполагат д-р Финч и д-р Тръмбъл.

Но изследователите са изследвали друг ген, за който изглежда точно обратното: вариант, който някога е бил полезен, е станал вреден в ерата на нарастващото замърсяване на въздуха.

Вариантът, ApoE4, се появява за първи път, защото драстично повишава риска от развитие на болестта на Алцхаймер. Съвсем наскоро изследователите също откриха, че ApoE4 увеличава риска излагането на замърсяване на въздуха да доведе до деменция.

Но тези проучвания бяха ограничени до индустриализираните страни. Когато изследователите погледнаха към други общества - като фермери в бедни села в Гана или местни жители на горите в Боливия - ApoE4 имаше съвсем различен ефект.

В тези общества инфекциозните заболявания остават основна причина за смърт, особено при децата. Изследователите са установили, че на такива места ApoE4 увеличава шансовете хората да оцелеят до зряла възраст и да имат деца.

Естественият подбор може да е облагодетелствал ApoE4 в продължение на стотици хиляди години поради тази способност за увеличаване на оцеляването. Но този ген и други може да са имали вредни странични ефекти, които са останали невидими до саждивата, опушена модерна епоха.