Человеческая генетикаИзучение наследственности людей связано с определенными трудностями. Человек развивается медленно, потомство имеет немногочисленное, поэтому хорошую статистику провести весьма сложно. И, конечно же, к людям неприменимы методы экспериментальной генетики. Интерес к изучению генетики человека в последнее время особенно возрос по причине резкого увеличения количества мутагенов (факторов, вызывающих мутации). Это, прежде всего, вредные химические вещества, радиоактивное излучение и ультрафиолет, прорывающийся в озонные дыры. В современной науке применяют четыре основных метода изучения наследственности человека: генеалогический, близнецовый, цитогенетический и биохимический. К настоящему моменту у человека выявлено более 2000 нормальных и патологических наследственных признаков.

Генеалогический метод. Сущность этого метода состоит в изучении родословной возможно большего числа поколений. Генеалогическим методом удается проследить менделевское расщепление и независимое комбинирование признаков в потомстве, а также выяснить аллельность генов, вызывающих нарушения в организме.

Изучение родословных показало, что большинство мутаций рецессивны, они проявляются в фенотипе только при встрече двух носителей мутантного гена. Существует врожденная рецессивная глухота, врожденные формы рецессивной шизофрении.

По рецессивному принципу наследуются тяжелые заболевания обмена веществ: сахарный диабет и фенилкетонурия, характеризующаяся снижением активности фермента, превращающего аминокислоту фенилаланин в аминокислоту тирозин. Повышенная концентрация в крови фенилаланина сопровож- дается увеличением содержания и других неблагоприятных для организма соединений. В результате гомозиготные по мутантному аллелю дети страдают повреждением мозга и умственной отсталостью. В рецессивной форме эта мутация присутствует у каждого из 50 человек. Вероятность проявления заболевания в фенотипе достаточно мала, поскольку встреча двух носителей фенилкетонурии происходит всего в одном случае из 25 000 (1/502 = 1/25000), при этом лишь четверть Комбинаций гамет будут рецессивными гомозиготами.

Рецессивный характер наследования имеют многие непатологические признаки. Например, голубой цвет глаз. Если у двух темноглазых людей родился ребенок с голубыми глазами, то это значит, что оба они имели рецессивный ген по этому признаку. Некоторые мутации могут доминировать. По доминантному принципу наследуется у человека короткопалость и ведущая к слепоте дегенерация роговицы.

Генеалогическими методами установлена возможность насле- дования некоторых дарований человека, например, способности к музыке, математике. Музыкальный талант в родословной Бахов проявлялся неоднократно. Степень проявления таланта, разумеется, зависит от сочетания других психофизических признаков в фенотипе и воздействия социальной среды.

Изучение родословных позволило установить причину семейной трагедии последнего русского Царя, святого страстотерпца Николая II, – тяжелой болезни Царевича Алексия (гемофилии). В генеалогическом древе царевича болезнь впервые встречается у детей королевы Виктории. Возможно, мутация возникла в гамете одного из ее родителей. Далее она передавалась в рецессивной форме по материнской линии и проявлялась у мужчин из-за отсутствия в их Y-хромосоме доминантных генов по этому признаку.

Близнецовый метод. У человека в 1% случаев рождаются близнецы. Они могут быть разнояйцевыми или однояйцевыми. Разнояйцевые близнецы развиваются из двух различных яйцеклеток, одновременно оплодотворенных двумя мужскими гаметами, а однояйцевые – из одной яйцеклетки, разъединившейся на ранней стадии дробления зиготы. Разнояйцевые близнецы, хотя и бывают очень похожими» но чаще всего напоминают друг друга не более обычных братьев и сестер, рожденных в разное время; они могут быть разнополыми.

Однояйцевые близнецы по причине общего генотипа почти неразличимы. Их организмы настолько идентичны, что приживаются даже пересаженные от одного близнеца другому участки кожи. Для других людей подобрать подходящего донора весьма непросто из-за наличия на поверхности клеток (в гликокаликсе) специфичных для каждого человека белков-гликопротеинов, отвечающих за тканевую совместимость. Однояйцевые близнецы встречаются примерно вдвое реже разнояйцевых. Изучение однояйцевых близнецов, проживающих в разных условиях, позволяет установить влияние среды на проявление наследственных задатков.

Цитогенетический метод. Причины многих наследственных изменений удается выявить посредством наблюдений в микроскоп за хромосомными мутациями. У человека 46 хромосом. Большинство из них существенно различаются, а некоторые очень похожи. Разработаны специальные методы, позволяющие окрашивать участки хромосом в зависимости от их внутреннего строения. Это позволяет различать даже очень похожие по внешнему виду хромосомы.

Одно из самых известных заболеваний, вызванных нарушениями хромосом, – болезнь Дауна. Заболевание характеризуется умственной отсталостью, больные имеют низкий рост, короткие и короткопалые руки и ноги. Болезнь Дауна возникает у одного из 500-600 новорожденных.

Цитогенетические исследования показали, что такие больные вследствие нарушения расхождений в мейозе имеют не 46, а 47 хромосом (три 21-х хромосомы вместо двух). Аналогичные нарушения по другим хромосомам приводят к гибели эмбрионов на ранних стадиях развития, поэтому людей с подобными мутациями не бывает.

В результате нарушения мейоза в зиготе будущего мальчика может появиться лишняя Х-хромосома (у одного из 400-600 новорожденных). В зиготе будущей девочки может не оказаться второй Х- хромосомы (у каждой из 5000 девочек). Оба эти нарушения характеризуются многочисленными анома- лиями в развитии. Известно более 100 различных нарушений в структуре хромосомного набора человека, сопровождающихся тяжелыми заболеваниями.

Биохимические методы. Как мы уже знаем, гены не сами по себе формируют признаки, а посредством белков, синтезируемых в соответствии с генетическим кодом. Функционирующие в организме белки формируют взаимосвязанную систему биохимических превращений. Исследование закономерностей превращений позволяет выявлять многие заболевания.

Известно несколько десятков наследственных нарушений обмена веществ. Так, сахарный диабет развивается при недостаточно активном синтезе поджелудочной железой инсулина, отвечающего за усвоение глюкозы клетками организма. Больному регулярно вводят недостающий инсулин, и обмен веществ нормализуется.

Биохимические исследования позволяют излечивать или успешно компенсировать последствия заболевания путем дополнительного введения ферментов, не синтезирующихся в организмах больных. Параллельно из их рациона по возможности исключаются продукты, которые не могут быть усвоены из-за отсутствия перерабатывающих ферментов (например, углеводы из рациона больных сахарным диабетом).

Группа крови человека определяется сочетанием трех аллельных генов, дающих 4 фенотипа – 4 группы крови, различающиеся белками на поверхности эритроцитов (их гликокаликсом) и белками в плазме крови.

Другой важной системой групп крови является резус-система (Rh), отвечающая за наличие на поверхности эритроцитов резус-фактора (открытого при введении эритроцитов макак-резусов кроликам). Синтез резус-фактора контролируется тремя сцепленными генами, два типа этого фактора условно называют «резус +» и «резус -».

Если мать будущего ребенка имеет кровь с отрицательным резусом, а отец – с положительным, то в силу доминантности резус-положительного аллеля кровь эмбриона будет (если у отца нет «резус-» аллеля) резус-положительной. Несовместимость крови матери и ребенка вызывает в их организмах противодействие. При первой беременности эритроциты плода проникают в кровь матери только в конце эмбриогенеза, поэтому значительных повреждений у ребенка не обнаруживается. При второй беременности накопившиеся антитела с самого начала проникают в кровь плода и вызывают разрушение его эритроцитов, имеющих резус-фактор. У ребенка развивается гемолитическая анемия.

При последующих беременностях количество антител еще более увеличивается, и это приводит к гибели плода. Если женщине было сделано переливание резус-положительной крови еще до первой беременности, то она оказывается бездетной (в сочетании с резус-положительным мужем). После того, как выяснилась биохимическая природа этого явления, были разработаны медицинские методы, позволяющие матери благополучно вынашивать и рожать детей при любом сочетании резус- факторов. В Европе около 15% населения имеет резус-отрицательную кровь, а остальные 85% – резус- положительную.


Загрузка...
Яндекс.Метрика Google+