Vīrišķīgs un sievišķīgs
Prado muzejā Madridē ir 17. gadsimta galma gleznotāja Huana Karenjo de Mirandas gleznu pāris ar nosaukumu "La Monstrua vestida" un "La Monstrua desnuda" ("Apģērbtais briesmonis" un "Izģērbtais briesmonis"). Gleznās ir attēlota ļoti resna piecus gadus veca meitene Eugenia Martinez Valleho, nevis skaistule, bet tomēr ne briesmonis. Kaut kas viņas izskatā nav tā, kā vajadzētu: viņas vecumam neparasts kuplums, mazas rokas un kājas, dīvainas formas mute un acis. Acīmredzot viņa tika izstādīta cirkā prieka pēc. No pirmā acu uzmetiena ārsts teiks, ka tas ir tipisks retas ģenētiskas slimības - Prādera-Villi sindroma - gadījums. Bērni ar šo sindromu piedzimst vaļīgi ar nāvīgi bālu ādu, sākumā atsakās zīdīt, bet pēc tam sāk ēst kā traki. Viņiem ir pilnīgi sveša sāta sajūta, tāpēc viņi cieš no aptaukošanās. Ir zināms gadījums, kad bērns ar Prādera-Villi sindromu, sēžot automašīnas aizmugurējā sēdeklī, apēda 0,5 kg jēla bekona, kamēr viņa vecāki brauca no veikala ar pārtikas precēm. Cilvēkiem ar šo sindromu ir raksturīgas īsas rokas un kājas, mazattīstīti dzimumorgāni un nedaudz nomākta psihe. Viņiem bieži rodas dusmu lēkmes, it īpaši, ja viņiem netiek dots ēdiens, taču viņiem ir raksturīga, kā izteicās viens ārsts, "izcila veiklība mīklu risināšanā" ( Holms V. et al. 1993. Prader-Willi sindroms: vienprātības diagnostikas kritēriji. Pediatrija 91: 398–401 ).
Pirmo reizi Pradera-Villi sindroms tika aprakstīts Šveicē 1956. Šo sindromu mēs varētu klasificēt ar daudzām citām ģenētiskām slimībām, par kurām es apsolīju šajā grāmatā nerunāt, jo GĒNI NAV PAREDZĒTI IZRAISĪT SLIMĪBU. Bet ir viena interesanta iezīme, kas saistīta ar šo sindromu, kas atklāj dažus genoma darbības principus. Astoņdesmitajos gados ārsti novēroja, ka, tāpat kā visas pārējās ģenētiskās slimības, arī Prādera-Villi sindroms bieži sastopams vienās un tajās pašās ģimenēs vairākās paaudzēs, taču brīžiem izpaužas kā pavisam cita slimība – Angelmana sindroms. Slimība ir tik atšķirīga, ka to varētu saukt par Pradera-Villi sindroma antipodu.
Harijs Andželmens strādāja par ārstu Voringtonā, Lankašīrā, kad viņš pirmo reizi atklāja saikni starp retiem tā sauktajiem "leļļu mazuļiem" un iedzimtu ģenētisku traucējumu. Atšķirībā no Prādera-Villi sindroma bērni ar Angelmana sindromu piedzimst ar paaugstinātu muskuļu tonusu, slikti guļ, ir tievi, hiperaktīvi, tiem raksturīga maza galva un liela mute, no kuras bieži vien izvirzās pārāk liela mēle. Viņu gaita atgādina marionetes, tāpēc viņus bieži tā sauc. Viņiem raksturīgs arī pastāvīgi labs garastāvoklis, smaids no auss līdz ausij un neatgriezeniski smieklu lēkmes. Diemžēl dzīvespriecīgu noskaņojumu pavada ievērojama garīga atpalicība. Bieži viņi pat nezina, kā runāt. Bērni ar Angelmana sindromu dzimst retāk nekā bērni ar Pradera-Villi sindromu, taču ļoti bieži abi sindromi tiek novēroti vienās un tajās pašās ģimenēs dažādās paaudzēs ( Angelman H. 1965. "Leļļu" bērni. Attīstības medicīna un bērnu neiroloģija 7: 681–688 ).
Kā drīz kļuva zināms, abus sindromus izraisīja problēmas vienā hromosomas 15. daļā. Vienīgā atšķirība bija tā, ka Prādera-Villi sindroma gadījumā defekts tika mantots no tēva, savukārt Angelmana sindroma gadījumā tas bija. mantota no mātes.
Šis fakts ir pretrunā visam, ko esam uzzinājuši par gēniem kopš Gregora Mendela. Mēs teicām, ka mantojuma pamatā ir vienkārša informācijas ierakstīšana ģenētiskā (pēc būtības digitālā) koda veidā. Tagad uzzinām, ka gēni nes līdzi ne tikai olbaltumvielu receptes, bet arī kaut ko līdzīgu zīmogam pasē, kas norāda dzimšanas vietu – nospiedumu. No mātes un no tēva saņemtajos gēnos ir kaut kas īpašs, kas ļauj tos atšķirt, it kā vienā no gadījumiem ģenētiskā koda teksts būtu rakstīts slīprakstā. Dažos audos nedarbojas abi gēni dažādās hromosomās, bet tikai mātes vai tikai tēva gēni. Tāpēc viena un tā paša gēna mutācija var izpausties dažādi, atkarībā no tā, vai tā nākusi no tēva vai no mātes, kā tas ir Pradera-Villi un Andželmana sindromu gadījumā. Vēl nav pilnībā skaidrs, kā šūnas atšķir tēva un mātes gēnus, taču dažas hipotēzes jau sāk parādīties. Vēl viens interesants jautājums: kādu iemeslu dēļ evolūcijas laikā radās mātes un tēva gēnu nospiedums, kādas priekšrocības tas dod organismam un populācijai kopumā?
Astoņdesmito gadu sākumā divas zinātnieku grupas, kas strādāja Filadelfijā un Kembridžā, vienlaikus veica pārsteidzošu atklājumu. Viņi mēģināja dabūt peli tikai no viena vecāka. Tā kā tobrīd vēl nebija iespējams klonēt peli no ķermeņa somatiskajām šūnām (pēc veiksmīgā eksperimenta ar aitu Dolliju situācija ātri sāka mainīties), pētnieku grupa Filadelfijā vienkārši sapludināja kopā divus apaugļotu olu pronukleolus. . Kad spermatozoīds iekļūst olšūnā, tās kodols ar hromosomām kādu laiku paliek blakus olšūnas kodolam, nesaplūstot ar to. Šādus kodolus olšūnā sauc par pronukleoliem. Gudri zinātnieki izmanto pipetes, lai noņemtu vienu no kodoliem un aizstātu to ar citu. Jūs varat sapludināt nukleolus no divām olām vai no diviem spermatozoīdiem, iegūstot olu ar pilnu hromosomu komplektu, bet tikai no tēva vai tikai no mātes. Kembridžā šim nolūkam tika izmantota cita pieeja, taču rezultāts bija tāds pats. Un abos gadījumos eksperiments beidzās ar neveiksmi. Embriji nespēja normāli attīstīties un drīz vien nomira dzemdē.
Mātes hromosomu gadījumā embrijs sākotnēji attīstījās normāli, bet neveidoja placentu, bez kuras tas ātri nomira. Gluži pretēji, kad olšūnā tika apvienotas tikai tēva hromosomas, tika iegūta liela placenta un embrionālie apvalki, bet embrija iekšpusē nebija. Embrija vietā izauga neorganizēta šūnu masa, kurā nevarēja atšķirt nevienu ķermeņa daļu ( Šūna Daba 311: 374–376 ).
Eksperimentu rezultāti ļāva izdarīt negaidītu secinājumu: tēva gēni ir atbildīgi par placentas attīstību, bet mātes gēni ir atbildīgi par embrionālo šūnu diferenciāciju orgānos un ķermeņa daļās. Kāpēc parādījās šāds darba sadalījums starp tēva un mātes gēniem? Pēc pieciem gadiem Deivids Heigs no Oksfordas apgalvoja, ka zina atbildi uz šo jautājumu.
Interesanti, ka gadījumos, kad placenta neizdala aktīvos hormonus, attiecības starp embriju un mātes ķermeni ir draudzīgākas. Citiem vārdiem sakot, lai gan mātei un auglim ir kopīgs mērķis, viņi bieži nevar vienoties par to, kā to sasniegt un kādus resursus mātei vajadzētu nodrošināt bērnam. Šīs debates turpinās pēc bērna piedzimšanas, atšķiršanas laikā un pat visus pārējos gadus.
Embrija genomu daļēji veido mātes gēni, kas var izraisīt interešu konfliktu par to, vai mātes gēniem vairāk jārūpējas par embriju vai par pašu māti. Embrija tēva gēnus šāds konflikts neapdraud. Viņus interesē mātes ķermenis tikai no pārtikas un pajumtes nodrošināšanas viedokļa embrija attīstības laikā. Runājot par cilvēku sabiedrību, vīriešu gēni vienkārši neuzticas sieviešu gēniem tik izšķirošā brīdī kā placentas izveidošanās un pārņem šo procesu savā personīgā kontrolē. Tāpēc embriji, kas izveidojās divu spermas kodolu saplūšanas rezultātā, tik labi radīja placentu.
Pamatojoties uz savām tīri teorētiskajām hipotēzēm, Heigs izdarīja praktiskus secinājumus, kas ļoti drīz tika apstiprināti eksperimentāli. Tādējādi viņš ierosināja, ka olšūnas dzīvniekiem nedrīkst būt mātes un tēva gēnu nospiedumi, jo olšūnā embrijam ir bezjēdzīgi strīdēties ar mātes ķermeni par tā iztikai atvēlētā dzeltenuma lielumu. Embrijs atrodas ārpus mātes ķermeņa vēl pirms tam ir iespēja jebkādā veidā manipulēt ar viņas ķermeni.
Pat marsupials, piemēram, ķenguri, kuriem placenta ir ādas kroka uz vēdera, saskaņā ar Heiga hipotēzi, nevajadzētu būt gēnu nospiedumiem. Tagad zināms, ka Heigam bija taisnība. Iespiedums ir raksturīgs tikai placentas zīdītājiem un segsēklu augiem ( Haig D., Westoby M. 1989. Vecākiem specifiskā gēnu ekspresija un triploīds endosperms. Amerikāņu dabaszinātnieks 134: 147–155 ).
Turklāt Heigs drīz ar triumfu atzīmēja, ka gēnu pārim peles genomā ir reģistrēts vēl viens nospiedumu gadījums tieši tur, kur viņš bija paredzējis: embriju augšanas ātruma regulēšanas sistēmā. Mēs runājam par gēnu, kas kodē nelielu proteīnu, ko sauc par IGF2, kas atgādina insulīnu. Šis proteīns pastāvīgi atrodams embrija audos, bet tā nav pieaugušajiem organismos. Embrijā ir vēl viens proteīns IGF2R, kas saistās ar IGF2 proteīnu, lai gan šīs mijiedarbības nozīme vēl nav skaidra. Varbūt tā uzdevums ir izvadīt no organisma IGF2 proteīnu. Tagad pievērsiet uzmanību. Abi gēni IGF2 Un IGF2R, tiek dažādoti pēc izcelsmes: pirmo nolasa tikai no tēva hromosomas, bet otro - tikai no mātes. Acīmredzot šeit mēs redzam piemēru nelielai konfrontācijai starp vecāku gēniem: tēva gēns cenšas paātrināt embrija attīstību, bet mātes gēns to palēnina ( Haig D., Graham C. 1991. Genomikas nospiedums un insulīnam līdzīgā augšanas faktora II receptora dīvainais gadījums. Šūna 64: 1045–1046 ).
Saskaņā ar Heiga teoriju, seksuālajai iespiešanai vajadzētu notikt pa šādiem konkurējošiem gēnu pāriem. Līdzīgai situācijai vajadzētu izpausties arī cilvēka genomā. Cilvēka gēns IGF2 11. hromosomā arī tiek nolasīts tikai no tēva hromosomas. Ir gadījumi, kad vienā hromosomā atrodas divas šī gēna kopijas, kas izraisa Bekvita-Vīdemana sindromu. Šajā gadījumā sirds un aknas aug pārāk lielas. Turklāt embrija attīstību bieži pavada audzēju parādīšanās. Par gēnu IGF2R nospiedums cilvēkiem nav atklāts, taču šķiet, ka šo lomu ir uzņēmies cits daudzveidīgs gēns, H19.
Ja divi dažādi gēni nedara neko citu, kā tikai cīnās viens ar otru, varbūt tos varētu izslēgt, nekaitējot ķermenim? Lai cik dīvaini neizklausītos šī hipotēze, tas ir iespējams. Abu gēnu darbības traucējumi netraucē normāla peles embrija attīstību. Mēs atgriežamies pie tēmas, kuru jau aplūkojām ar 8. hromosomas piemēru, pie jautājuma par savtīgiem gēniem, kas darbojas tikai un vienīgi savā labā un nemaz nerūpējas par organisma un iedzīvotāju labklājību. Daudzi zinātnieki uzskata, ka gēnu seksuālajā iespiedumā nav racionālas labības ķermeņa ieguvumu ziņā. Tas ir tikai vēl viens apstiprinājums teorijai par savtīgiem gēniem un seksuālo antagonismu.
Tiklīdz sākam domāt savtīgos gēnos, prātā nāk negaidītas idejas un hipotēzes. Apskatīsim vienu no tiem. Embriji tajā pašā dzemdē, ko kontrolē viņu tēva gēni, var izturēties atšķirīgi atkarībā no tā, kādu gēnu komplektu tie saņēma. Šīs konkurences atšķirības būs īpaši izteiktas gadījumos, kad olas apaugļotas ar dažādu tēvu sēklu, kas dabā ir diezgan izplatīta parādība. Konkurence starp embrijiem var novest pie savtīgāku tēva gēnu atlases. No šādas spriešanas ir ļoti viegli pāriet uz praksi un eksperimentāli pārbaudīt mūsu minējumu. Peles ir labi pētījumi. Dažādu sugu peļu uzvedība būtiski atšķiras. Tātad, sugas mātītēm Peromyscus maniculatus Izlaidība ir raksturīga, tāpēc katrā metienā var atrast peles no dažādiem tēviem. Citā formā Peromyscus polionatus, mātītes ir monogāmas un paliek uzticīgas savam vienīgajam izvēlētajam. Visi kucēni metienā nāk no viena tēva.
Kas notiek, ja mēs krustojam šīs divas peļu sugas savā starpā? P. maniculatus Un P. polionatus? Pēcnācēju izskats būs atkarīgs no tā, kādai sugai piederēja tēviņš un mātīte. Ja ņemat vīrieti P. maniculatus(ar izlaidību), tad mātītē P. polionatus Peles piedzims neticami lielas. Ja tēvs ir monogāms P. polionatus, tad mātītē P. maniculatus Peles piedzims ļoti mazas. Vai sapratāt eksperimenta būtību? Sugas tēva gēni P. maniculatus attīstījās sīvas konkurences apstākļos dzemdē par mātes resursiem ar citiem embrijiem, no kuriem daži pat nebija viņu radinieki. Mātes gēni P. maniculatus, savukārt, attīstījās tā, lai māte varētu spriest par saviem pārmērīgi aktīvajiem embrijiem.
Sugas tēva un mātes gēni P. polionatus attīstījās daudz mazāk agresīvos apstākļos, tāpēc noteiktas sugas mātītei nebija līdzekļu, lai pretotos sugas tēva gēniem P. maniculatus, un tēva gēni P. polionatus nebija pietiekami aktīvi, lai embriji veiktu savu nodevu mātītes dzemdē P. maniculatus. Tas noveda pie tā, ka vienā eksperimentā peles bija pārāk lielas, bet otrā - nepietiekami attīstītas. Spilgta ilustrācija par gēnu nospiedumu tēmu ( Dawson W. 1965. Auglības un lieluma pārmantošana Peromyscus sugu krustojumā. Evolūcija 19: 44–55; Mestels R. 1998. Dzimumu ģenētiskā cīņa. Dabas vēsture 107: 44–49 ).
Neviena teorija nav bez trūkumiem. Šī teorija ir pārāk vienkārša, lai tā būtu ticama. Jo īpaši šī teorija liek domāt, ka izmaiņām dažādajos gēnos vajadzētu notikt diezgan bieži, jo viena no gēniem īslaicīgi panākumi antagonistu gēnu pārī stimulē otra gēna attīstību. Taču dažādu sugu gēnu salīdzinājums šo minējumu neapstiprināja. Gluži pretēji, izrādījās, ka šādi gēni ir diezgan konservatīvi. Kļūst arvien skaidrāks, ka Heiga teorija izskaidro tikai dažus nospieduma gadījumus ( Hurst L. D., McVean G. T. 1997. Growth Effects of Uniparental disomies and the konflikt theory of genomic imprinting. Ģenētikas tendences 13: 436–443; Hurst L. D. 1997. Evolūcijas teorijas par genoma nospiedumu. In: Reik W., Surani A. (eds), Genomic imprinting, lpp. 211–237. Oxford University Press, Oksforda).
Gēnu nospiedumam ir pārsteidzošas sekas. Vīriešiem 15. hromosomas mātes kopija satur zīmi, ka tā nāk no mātes. Bet nākamajā paaudzē meitai vai dēlam tā pati hromosoma saturēs tēva izcelsmes zīmi. Kādā brīdī hromosomas zīmei ir jāpārslēdzas uz pretējo. Nav šaubu, ka šāda pāreja notiek, jo tas ir vienīgais veids, kā izskaidrot Angelmana sindromu. 15. hromosomā nav redzamu bojājumu, ir tikai divas hromosomas, kas uzvedas tā, it kā tās abas nāktu no tēva. Tas izskaidrojams ar to, ka īstajā laikā mātes ķermenī hromosomas zīme nenomainījās. Šīs problēmas rašanos var izsekot paaudzēm, un mutāciju var atklāt nelielā DNS reģionā, kas atrodas tieši blakus dažādajiem gēniem. Tas ir tā sauktais nospieduma centrs, kas kaut kādā veidā norāda uz hromosomas izcelsmi. Gēnu iespiešana tiek veikta, izmantojot metilēšanu, bioķīmisko procesu, par kuru mēs jau runājām, apsverot 8. hromosomu ( Horsthemke B. 1997. Imprinting in the Prader-Willi/Angelman syndrome region on human chromosome 15. In: Reik W., Surani A. (eds), Genomic imprinting, lpp. 177–190. Oxford University Press, Oksforda).
Kā atceraties, “burta” C metilēšanu veic šūna, lai izslēgtu nevajadzīgos gēnus un savtīgi paškopējošām DNS sekcijām liktu mājas arestu. Bet embriju attīstības sākumposmā, tā saukto blastocītu veidošanās laikā, notiek hromosomu demetilācija. Pēc tam gēni tiek remetilēti nākamajā embrionālās attīstības stadijā – gastrulācijā. Tomēr demetilēšana nenotiek pilnībā. Dažādiem gēniem kaut kā izdodas izvairīties no šī procesa, tiek aktivizēts tikai mātes gēns vai tikai tēva gēns, bet otrs pārī esošais gēns paliek metilēts (neaktīvs). Ir daudz versiju, kā tas viss notiek, taču līdz šim nav neviena eksperimentāli apstiprināta varianta ( Reik W., Constancia M. 1997. Making sense or antisense? Daba 389: 669–671 ).
Tā ir daudzveidīgu gēnu nepilnīga demetilēšana, kas padara zīdītāju klonēšanu par šādu izaicinājumu. Piemēram, krupjus var klonēt ļoti vienkārši, no jebkuras ķermeņa šūnas paņemot kodolu un ievietojot to olā. Bet ar zīdītāju šūnām šādu procedūru nevar veikt, jo jebkurā gan sievietes, gan vīrieša ķermeņa šūnā metilēšanas rezultātā noteikti tiek izslēgta kāda embrija attīstībai svarīga gēnu daļa. Tāpēc drīz pēc gēnu nospieduma fenomena atklāšanas tika paziņots, ka zīdītāju organisma klonēšana principā nav iespējama. Klonētā embrijā daudzveidīgie gēni tiks vai nu ieslēgti, vai izslēgti abās hromosomās, kā rezultātā embrija attīstībā rodas nelīdzsvarotība. "Tādējādi," secina zinātnieks, kurš atklāja gēnu nospiedumu, "veiksmīga zīdītāju klonēšana, izmantojot somatisko šūnu kodolus, šķiet neiespējama" ( McGrath J., Solter D. 1984. Peles embrioģenēzes pabeigšanai ir nepieciešams gan mātes, gan tēva genoms. Šūna 37: 179–183; Barton S. C., Surami M. A. H., Norris M. L. 1984. Paternālās un mātes genomu loma peles attīstībā. Daba 311: 374–376 ).
Taču pavisam negaidīti 1997. gadā Skotijā parādījās klonēta aita Dollija. Līdz šim Dollijas un citu klonu, kas drīz viņam sekoja, radītājiem nav līdz galam skaidrs, kā viņiem izdevās apiet nospieduma problēmu. Šķiet, ka procedūras, kurām somatiskā šūna tika pakļauta pirms klonēšanas, izdzēsa visu informāciju par hromosomu izcelsmi ( Jaenisch R. 1997. DNS metilēšana un iespiešana: kāpēc uztraukties? Ģenētikas tendences 13: 323–329 ).
15. hromosomas daudzveidīgais reģions satur apmēram astoņus gēnus. Gēnu, kura trūkums izraisa Angelmana sindroma attīstību, sauc par UBE3A. Tūlīt pēc tam ir divi citi gēni, kas tiek uzskatīti par vadošajiem kandidātiem gēniem, kas izraisa Prādera-Villi sindromu. Šos gēnus sauc SNRPN Un IPW. Viņu loma nav pilnībā noskaidrota, taču var pieņemt, ka vainojams gēna bojājums SNRPN.
Atšķirībā no citām ģenētiskām slimībām, šos sindromus izraisa nevis attiecīgo gēnu mutācijas, bet gan citi iemesli. Kad olšūna veidojas olnīcās, tā parasti saņem vienu hromosomu pāri. Retos gadījumos hromosomu atdalīšanas laikā rodas darbības traucējumi, un divas pārī savienotas hromosomas nonāk vienā olšūnā. Pēc šādas olšūnas apaugļošanas tajā jau ir trīs hromosomu pāri: divi no mātes un viens no tēva. Tas parasti notiek vēlīnā mātes stāvoklī un parasti beidzas ar embrija nāvi. Tikai tad, ja olšūnā ir trīs hromosomas 21, kas ir mazākā cilvēka hromosoma, embrijs izdzīvo. Šajā gadījumā bērns piedzimst ar Dauna sindromu. Visos citos gadījumos papildu hromosomas klātbūtne izraisa tādu bioķīmisko reakciju disproporciju šūnās, ka embrija attīstība kļūst neiespējama.
Ola nav tik neaizsargāta pret likteņa nepastāvībām. Īsā laika posmā no apaugļošanas līdz embrija attīstības sākumam to var atbrīvot no papildu hromosomas. Rezultātā, kā paredzēts, šūnā paliek divas pārī savienotas hromosomas. Bet papildu hromosomas noņemšanas mehānisms neņem vērā tās izcelsmi, tāpēc noņemšana notiek nejauši. Lai gan nejauša dzēšana nodrošina, ka 66% gadījumu šūna atbrīvojas no vienas no mātes hromosomām, reizēm tēva hromosoma tiek noņemta un embrijs turpina attīstīties ar divām mātes hromosomām. Atkal, kā likums, tam nav lielas nozīmes, bet ne 15. hromosomas gadījumā. Ja olšūnā ir divas mātes hromosomas 15, tad vienlaikus ir divi gēni. UBE3A, nevis viens, ir iekļauti darbā, bet nedarbojas neviens gēns SNRPN. Un rezultātā - Pradera-Villi sindroms ( Cassidy S. B. 1995. Uniparentāla disomija un genoma nospiedums kā cilvēka ģenētiskās slimības cēlonis. Vides un molekulārā mutaģenēze 26: 13–20; Kishino T., Wagstaff J. 1998. Genomiskā organizācija UBE3A/E6-AP gēns un saistītie pseidogēni. Genomika 47: 101–107 ).
No pirmā acu uzmetiena gēns UBE3A nešķiet tik svarīgi. Tās produkts ir E3 ubikinona ligāze, vidēja līmeņa proteīnu lietvedis ar neskaidru funkciju, kas darbojas dažos ādas audos un limfas šūnās. Vēlāk, 1997. gadā, trīs zinātnieku grupas atklāja, ka šis gēns ir ieslēgts arī smadzeņu audos gan pelēm, gan cilvēkiem. Tas ir svarīgs atklājums! Gan Prader-Willi, gan Angelmana sindromi norāda uz noteiktiem organiskiem bojājumiem pacientu smadzenēs. Turklāt izrādās, ka smadzenēs darbojas daudzi citi daudzveidīgi gēni. Pētot peles smadzenes, tika iegūti pierādījumi, ka frontālās daivas lielākā mērā attīstās mātes gēnu kontrolē, bet tēva gēni ir atbildīgi par hipotalāmu ( Jiang Y. et al. 1998. Imprinting in Angelman un Prader-Willi sindromi. Pašreizējais viedoklis ģenētikā un attīstībā 8: 334–342 ).
Nelīdzsvarotība tika atklāta, izmantojot vienu smalku metodi, kas ietvēra "himēru" organismu izveidi. Himēras ģenētikā ir organismi, kas iegūti divu ģenētiski neviendabīgu organismu šūnu saplūšanas rezultātā. Tas notiek dabā, arī cilvēkiem. Cilvēks nekad nesapratīs, ka viņš ir "himēra", ja netiks veikta detalizēta ģenētiskā analīze. Vienkārši divi embriji agrīnākajās attīstības stadijās apvienojas un turpina attīstīties kā viens organisms. Šo parādību var uzskatīt par pretēju identisko dvīņu parādīšanās. Divu organismu ar vienādu genomu vietā rezultāts ir viens organisms, kura šūnās ir hromosomas no diviem dažādiem genomiem.
Laboratorijas apstākļos ir diezgan viegli iegūt kimēru peli. Ir nepieciešams tikai nedaudz saspiest embrionālās šūnas agrīnā attīstības stadijā. Bet pētnieki no Kembridžas šim eksperimentam kaut ko pievienoja: viņi apvienoja normālu peles embriju ar embriju, kas iegūts no olšūnas ar diviem mātes hromosomu pāriem (olā viņi apvienoja pronukleolus no šīs un citas olšūnas). Rezultāts ir pele ar neticami lielu galvu. Citā eksperimentā otrs embrijs tika iegūts, sapludinot divus spermas kodolus, t.i., otrajā embrijā bija tikai tēva hromosomas. Šoreiz himēriskajai pelei bija liels ķermenis, bet maza galva. Turklāt šūnas ar mātes hromosomām tika iepriekš apstrādātas īpašā veidā, kā rezultātā zinātnieki varēja noteikt to izplatību embrijā. Izrādījās, ka eksperimentālās peles striatums, smadzeņu garoza un hipokamps sastāvēja galvenokārt no šūnām, kuras kontrolē mātes hromosomas, savukārt hipotalāmā šādas šūnas gandrīz nebija. Smadzeņu garozā tiek apstrādāti signāli no apkārtējās pasaules un veidojas uzvedības reakcijas. Izrādījās, ka tēva hromosomas smadzenēs bija slikti pārstāvētas, bet muskuļu audos to bija daudz vairāk. Kas attiecas uz smadzenēm, tām ir būtiska ietekme uz hipotalāmu, hipofīzi un priekšredzes lauku.
Šīs smadzeņu zonas ir “limbiskās sistēmas” pamatā, kas ir atbildīga par emociju regulēšanu. Roberts Trivers jokojot teica, ka smadzeņu garoza rūpējas par saziņu ar radiniekiem no mātes puses, savukārt hipotalāms darbojas kā pilnīgi savtīgs orgāns ( Allen N. D. 1995. Patenogenetic šūnu izplatība peles smadzenēs un to ietekme uz smadzeņu attīstību un uzvedību. Proceedings of the National Academy of Sciences of USA 92:10782–10786; Trivers R., Burt A. 1999. Radniecība un genoma imprinting. Šūnu diferenciācijas rezultāti un problēmas 25: 1–21 ).
Tādējādi, ja mēs uzlūkojām placentu kā orgānu, kurā vīriešu gēni neuzticas sieviešu gēniem, tad sieviešu gēni neuzticas vīriešu gēniem, lai kontrolētu smadzeņu attīstību. Ja ar mūsu attīstību viss ir tāpat kā ar pelēm, tad tu un es dzīvojam ar mātišķām domām un tēvišķu raksturu (tas ir tikai tiktāl, cik domas un raksturs tiek pārmantotas). 1998. gadā pelēm tika atklāts vēl viens seksuāli iespiests gēns, kas būtiski ietekmē peļu mātītes uzvedību. Mātītes ar strādājošu gēnu Vieta uzvedas kā priekšzīmīgas mātes. Ja šis gēns nedarbojas, tad ārēji peles mātīte neatšķiras no saviem draugiem, līdz runa ir par peļu piedzimšanu.
Šīs mātītes ir briesmīgas mātes. Viņi nepabeidz ligzdas izveidi, neatgriež ligzdā pazudušās peles, neuzrauga to tīrību un parasti pievērš tām maz uzmanības. Šādu mātīšu mazuļi parasti mirst. Nav zināms, pēc kādas loģikas, bet šis gēns tiek mantots pēc tēva līnijas. Organismā darbojas tikai tā gēna versija, kas atrodas tēva hromosomā, savukārt mātes gēna versija ir bloķēta ( Vines G. 1997. Kur tu ņēmi savas smadzenes? Jaunais Zinātnieks, 3. maijs: 34–39; Lefebvre L. et al. 1998. Nenormāla mātes uzvedība un augšanas aizkavēšanās, kas saistīta ar iespiestās gēna vietas zudumu. Dabas ģenētika 20: 163–169 ).
No Heiga teorijas viedokļa par ģenētisko konfliktu embriju attīstības stadijā šo faktu ir grūti izskaidrot. Interesantu teoriju šīs parādības izskaidrošanai ierosināja japāņu zinātnieks Yoh Iwasa. Viņš ierosināja, ka, tā kā embrija dzimumu nosaka tēva hromosoma (vai nu X hromosoma, vai Y hromosoma), tad sievietes ķermenī jādarbojas vīrieša hromosomai X, t.i., sievietes uzvedības īpatnībām ir jābūt ko nosaka hromosomu gēni tēva pusē. Ja darbojas arī sieviešu hromosoma X, tad feminizācijas efekts izpaudīsies dēlos, bet meitās - ar atriebību. No šejienes ir loģiski secināt, ka uzvedības seksuālais dimorfisms ir jākontrolē vīriešu gēniem ( Pagel M. 1999. Mātes un tēva pārsteiguma ģenētiskā vienošanās. Daba 397: 19–20 ).
Vislabāko atbalstu šai idejai sniedza dabisks eksperiments, ko pētīja un aprakstīja Deivids Skuse un kolēģi no Bērnu veselības institūta Londonā. Skuse novēroja astoņas meitenes vecumā no 6 līdz 25 gadiem ar Tērnera sindromu, ģenētisku traucējumu, ko izraisa X hromosomas daļas trūkums. Vīriešiem ir tikai viena X hromosoma, bet sievietēm ir divas, lai gan tikai viena no X hromosomām darbojas visās ķermenis, bet otrs ir inaktivēts. Teorētiski X hromosomas daļas trūkums sievietēm nedrīkst radīt lielas problēmas. Patiešām, sievietes ar Tērnera sindromu, šķiet, ir attīstītas gan fiziski, gan garīgi, taču viņām bieži ir problēmas pielāgoties sabiedrībai.
Skuse un viņa kolēģi nolemj izpētīt lielāka skaita pacientu ar šo sindromu uzvedību un izsekot atšķirībām starp tiem, kuri mantojuši bojāto hromosomu no sava tēva un tiem, kuri to mantojuši no savas mātes. Divdesmit piecas meitenes ar mātes X hromosomas defektu, visticamāk, iekļuva grupā un uzrādīja "augstas komunikācijas prasmes un labas praktiskās iemaņas, kā rezultātā izveidojās labākas attiecības ar komandu", kas viņas atšķīra no meitenēm ar defektiem. tēva X hromosomu Skuse un kolēģi to konstatēja, izmantojot standarta testus mācīšanās spēju noteikšanai, kā arī ar anketu palīdzību vecākiem, kurās tika lūgts novērtēt: cik gādīgs ir bērns attiecībā pret citiem cilvēkiem; vai viņš jūt, kad kāds ir satraukts vai dusmīgs; vai viņš savā darbībā ņem vērā pieaugušo komentārus; cik kaprīzs ir bērns un vai viņš var iztikt bez pieaugušo uzmanības; cik viegli ir viņu nomierināt, kad viņš ir satraukts; Vai viņš bieži neapzināti aizskar citus cilvēkus? vai viņš paklausa saviem vecākiem utt.. Vecākiem tika lūgts dot meitai vērtējumu par katru jautājumu, izmantojot trīs ballu sistēmu, pēc kā tika aprēķināts kopējais rezultāts. Tika konstatēts, ka visām meitenēm ar Tērnera sindromu ir grūtāk nekā parastajām meitenēm un zēniem viņu vecumā, taču rādītāji bija gandrīz divreiz sliktāki bērniem ar tēva X hromosomas defektu nekā bērniem, kuri defektīvo hromosomu mantojuši no savas mātes.
Zinātnieki ir nonākuši pie secinājuma, ka kaut kur X hromosomā ir gēns vai gēni ar seksuālu nospiedumu, kā rezultātā šie gēni darbojas tikai tēva hromosomā un vienmēr tiek izslēgti mātes hromosomā. Šie gēni zināmā mērā ietekmē bērna sociālo attīstību, jo īpaši viņa spēju pareizi novērtēt citu cilvēku jūtas ( Skuse D. H. et al. 1997. Tērnera sindroma pierādījumi par iespiestu lokusu, kas ietekmē kognitīvo funkciju. Daba 397: 19–20 ).
Tagad kļūst skaidrs, kāpēc zēniem autisms, disleksija un citas runas problēmas rodas biežāk nekā meitenēm. Zēniem ir tikai viena X hromosoma, kas mantota no mātes. Nepieciešamie gēni uz tā var ne tikai sabojāt, bet arī izslēgt nospiedumu rezultātā. Šīs rakstīšanas laikā šādi gēni vēl nebija atklāti, lai gan ir zināmi pierādījumi par citu gēnu iespiešanu X hromosomā.
Patiešām, pēdējos gados X hromosomā ir atrasti vairāki gēni, kuru mutācijas izraisa disleksiju un (vai) epilepsiju, taču pagaidām nav datu par šo gēnu iespiešanos ( De Covel C. G. et al. 2004. Genomewide skenēšana identificē jutīguma lokusu pret disleksiju uz Xq27 paplašinātā holandiešu ģimenē. Medicīnas ģenētikas žurnāls 41: 652–657; Lu J., Sheen V. 2005. Periventrikulāra heterotopija. Epilepsija un uzvedība 7: 143–149 ).
Vēl svarīgāks rezultāts ir ilgstošu debašu atrisinājums, kas turpinājās visu 20. gadsimtu: kas nosaka uzvedības seksuālo dimorfismu – daba vai sociālie apstākļi? Daži zinātnieki mēģināja visu reducēt uz iedzimtību, noliedzot mācīšanās lomu un sociālās tradīcijas; citi visā saskatīja sabiedrības ietekmi un noliedza jebkādu uzvedības mantojumu. Taču neviens nekad nav noliedzis apmācību lomu un sabiedrības ietekmi. Debates galvenokārt risinājās par to, vai iedzimtībai ir kāda ietekme uz vīriešu un sieviešu uzvedību. Es tikko rakstīju šo nodaļu, kad mana gadu vecā meita atklāja mazu plastmasas lelli un sajūsmā kliedza. Viņas vecākais brālis reiz bija izraisījis tādas pašas raudas, kad atklāja rotaļu traktoru. Tāpat kā daudzi vecāki, es nespēju noticēt, ka šādu rotaļlietu preferenču atšķirību izraisa sabiedrības slēptā ietekme uz gadu vecu bērnu. Zēniem un meitenēm pēc būtības ir dažādas tieksmes un intereses. Zēni ir konkurētspējīgāki un izrāda interesi par automašīnām, ieročiem un rīcību. Meitenes vairāk interesē apkārtējie cilvēki, tērpi un komunikācija. Ne tikai sociālā struktūra noved pie tā, ka vīrieši dod priekšroku kārtīm, bet sievietes — romāniem.
Kā apstiprinājumu iepriekšminētajam var minēt vienu neveiksmīgu atgadījumu, kas notika 1960. gadā ASV. Neveiksmīgas apgraizīšanas rezultātā jaundzimušam zēnam tika nopietni bojāts dzimumloceklis. Ārsti nolēma to amputēt un, lai izvairītos no jaunieša ciešanām, veica operāciju, lai mainītu bērna dzimumu, pārvēršot viņu par meiteni ar operācijas un hormonālās terapijas palīdzību. Džons kļuva par Džoanu un uzauga (vai uzauga) ar lellēm un kleitām. Meitene uzauga un pārvērtās par jaunu sievieti. 1973. gadā Freida psihologs Džons Monijs publicēja savu secinājumu, ka Džoana kļuvusi par normāli attīstītu meiteni, kas kārtējo reizi pierādīja teoriju pretrunīgumu par vīriešu un sieviešu lomu sabiedrībā ģenētisko nolemtību.
Līdz 1997. gadam neviens neuztraucās pārbaudīt šo faktu. Kad Miltons Diamonds un Kīts Zigmundsons mēģināja atrast Džoanu, viņi atrada vīrieti, kurš bija laimīgi precējies ar savu sievu. Viņa stāsts atšķīrās no Monē stāstītā. Bērns pastāvīgi juta diskomfortu un vēlmi valkāt bikses, spēlēties ar zēniem un staigāt, stāvot kājās. Kad viņam bija 14 gadu, vecāki viņam pastāstīja par notikušo nelaimi, ko zēns uzņēma ar atvieglojuma sajūtu. Viņš pārtrauca lietot hormonus, atkal nomainīja savu vārdu uz Džonu, sāka ģērbties un uzvesties kā vīrietis, un piekrita krūšu noņemšanas operācijai. 25 gadu vecumā viņš apprecējās ar sievieti un adoptēja viņas bērnu. Tādējādi šis gadījums kļuva par spilgtu piemēru vīrieša un sievietes uzvedības pārmantošanai, pat neskatoties uz apzinātu sabiedrības ietekmi. Dzīvnieku novērojumi liecina arī par tēviņu un mātīšu uzvedības reakciju iedzimtību. Smadzenes ir orgāns ar iedzimtu dzimuma identitāti. Tagad šo apgalvojumu apstiprina dati no ģenētiķiem, kuri ir atklājuši dzimuma izvēles gēnus un gēnus ar seksuālu nospiedumu ( Diamond M., Sigmundson H. K. 1997. Dzimuma noteikšana dzimšanas brīdī: ilgtermiņa pārskats un klīniskās sekas. Pediatrijas un pusaudžu medicīnas arhīvs 151: 298–304 ).
Cilvēka genoma atšifrēšanas laikā tiek aprakstītas hromosomu īpašības:
1. hromosoma- Lielākā hromosoma, kas veido gandrīz 10% no cilvēka genoma. Gēnu skaits ir aptuveni 3000. Vairāk nekā 160 gēnu ir saistīti ar dažādām slimībām: Alcheimera slimību, Gošē slimību, krūts kanālu vēzi, kardiomiopātiju, kataraktu, ektodermālu displāziju, hipotireozi, akūtu limfoblastisku leikēmiju, neiroblastomu, prostatas vēzi, aterosklerozi.
2. hromosoma– tajā ir mazāk gēnu nekā pirmajā hromosomā. Tomēr slimību skaits, kas saistītas ar šīs hromosomas gēnu mutācijām, ir diezgan liels: cistinūrija, diabēts, taisnās zarnas vēzis, fibromatoze, hipotireoze, aptaukošanās, Parkinsona slimība, trombofilija, stilba kaula muskuļu distrofija, autosomāli recesīvs kurlums - 9, ekstremitāšu muskuļu distrofija. 2b.
3. hromosoma– tajā esošie gēni ir saistīti ar vairāk nekā 90 dažādām slimībām: kardiomiopātiju, taisnās zarnas vēzi, kolorektālo vēzi, hemolītisko anēmiju, hipokalciēmiju, mieloleikozi, B šūnu limfomu, miotonisko distoniju, nieru karcinomu, šizofrēniju.
4. hromosoma– kopējais gēnu skaits ir zem vidējā. Ar šo hromosomu saistītās slimības ir Parkinsona slimība, fenilketonūrija, hipohondroplozija, akūts imūndeficīts un tendence uz alkoholismu.
5. hromosoma– ar šīs hromosomas gēniem ir saistītas vairākas nopietnas slimības: megaloplastiskā anēmija, kolorektālais vēzis, kapilārā hemangioma, radzenes distrofija, autosomāli dominējošais kurlums, akūta leikēmija, akūta distrofija, astma u.c.
6. hromosoma- cukura diabēts, spinocerebrālā atrofija, hemolītiskā anēmija, leikēmija, trombofilija, Parkinsona slimība, jutība pret tuberkulozi.
7. hromosoma– hroniska granulomatoze, taisnās zarnas vēzis, cistiskā fibroze, ļengana āda, hemolītiskā anēmija, pundurisms, iedzimta miotonija, pankreatīts, tripsinogēna deficīts, koronāro artēriju slimība.
8. hromosoma– gēnu skaits ir salīdzinoši neliels, mutācijas tajos noved pie tādām slimībām kā hondrosarkoma, epilepsija, hipotireoze, uzņēmība pret aterosklerozi, Vernera sindroms, sferocitoze u.c.
9. hromosoma- albīnisms, galaktēēmija, melanoma, porfīrija, stomatocitoze, distonija, bazālo šūnu karcinoma.
10. hromosoma- kardiomiopātija, nieru hiperplāzija, katarakta, leikēmija, glioblastoma, endokrīnās sistēmas neoplazija, prostatas adenokarcinoma, šizencefālija.
11. hromosoma– albīnisms, krūts vēzis, urīnpūšļa vēzis, prostatas vēzis, kurlums, eritrēmija, akūts kombinēts imūndeficīts, vīriešu neauglība, multiplā mieloma, talasēmija, sirpjveida šūnu anēmija, osteoporoze uc Kopējais slimību skaits ir diezgan liels.
12. hromosoma– tajā gēni ir sadalīti nevienmērīgi. Slimības: emfizēma, enurēze, augšanas aizkavēšanās, keratoderma, lipoma, iedzimta miopātija, fenilketonūrija, siekalu dziedzeru sindroms utt.
13. hromosoma–gēni nav pietiekami sekvencēti, salīdzinājumā ar citām hromosomām tas ir izsmelts gēnos. Identificēts: urīnpūšļa vēzis, kurlums, asinsreces faktoru deficīts, muskuļu distrofija, aizkuņģa dziedzera vēzis, Vilsona slimība utt.
Hromosma 14– Satur imūnsistēmas darbībai svarīgus gēnus, šīs hromosomas gēnu mutācijas ir saistītas ar vairākām nopietnām slimībām: Alcheimera slimības agrīna forma, kardiomiopātija, sferocitoze, fenilketonūrija, temperatūras jutīga apoptoze u.c.
15. hromosoma– nepilnīgi sakārtots. Ir konstatēts plašs slimību loks: albīnisms, Bartera sindroms, Blūma sindroms, hipomelanoze, ginekomastija, leikēmija, muskuļu distrofija, epilepsija, šizofrēnija u.c.
16. hromosoma– kuņģa vēzis, eritrocitoze, mieloleikoze, tirozēmija, policistiska nieru slimība, olnīcu karcinoma, tirosēmija, mukopolisaharidoze, zivju acu slimība.
17. hromosoma– augsts gēnu saturs: sporādisks krūts vēzis, taisnās zarnas vēzis, diabēts, hemolītiskā anēmija, mēles vēzis, miostēniskais sindroms, akūta leikēmija, muskuļu distrofija, neiroblastoma, olnīcu vēzis, epidermolīze bullosa.
18. hromosoma - kopējais gēnu skaits, kuru mutācijas ir saistītas ar patoloģijām, ir neliels: amiloidoze, taisnās zarnas vēzis, aizkuņģa dziedzera vēzis, limfoma, epidermolīze bullosa u.c.
19. hromosoma– ir bagātākais ar GC nukleotīdu pāriem, ir sekvences, kas ir homologas 16 citu cilvēka hromosomu sekvencēm. Patoloģijas, kas saistītas ar šo mutāciju šajā hromosomā, ir: taisnās zarnas vēzis, miotoniskā distrofija, koronāro artēriju ateroskleroze, hipertrofiska kardiomiopātija, miotoniskā distrofija, limfoblastiskā leikēmija, idiopātisks cukura diabēts utt.
20. hromosoma– ir tikai aptuveni 2% no cilvēka genoma lieluma. Šīs hromosomas gēni satur informāciju par vairākām slimībām, sākot no aptaukošanās un ekzēmas līdz demencei un kataraktai. 20. hromosomas gēnu mutācijas ir saistītas ar: sirds slimībām, smagiem imūnsistēmas traucējumiem, astmu, skeleta displāziju, diabētu un daudzām citām.
21. hromosoma- mazākā hromosoma pēc izmēra un informācijas ietilpības (tajā tika atrasti tikai 200 gēni). Tajā ir 7 miljonu nukleotīdu pāru sadaļa (tas ir lielāks nekā viss E.Coli baktērijas genoms), kas satur tikai vienu gēnu. Ja ir trīs šīs hromosomas kopijas, rodas Dauna sindroms. Šīs hromosomas mutācijas var izraisīt Ašera sindromu, holoproesencefāliju un dažus ļaundabīgu audzēju veidus.
22. hromosoma– vispilnīgāk aprakstīts (apmēram 3% neatšifrēti), pirmo reizi sekvencēts (1999). Tas satur 500 gēnu. Šai hromosomai ir noteiktas aptuveni pusei gēnu funkcijas, kas uzrāda ievērojamu homoloģiju ar peles gēniem. Neskatoties uz nelielo izmēru un nelielo gēnu skaitu, tā patoloģija ir konstatēta dažās ģenētiskās un onkoloģiskās slimībās. Pašlaik ir zināmas 27 slimības, ko izraisa 22. hromosomas anomālijas. Gēnu darbības traucējumi šajā hromosomā izraisa vēzi, noslieci uz šizofrēniju, Parkinsona slimību un nopietnas sirds un nervu sistēmas patoloģijas. Leikēmijas un limfomas, trisomijas un monosomijas gadījumā ir noteikta dažādu hromosomu sekciju apmaiņa (translokācijas). Slavenākais piemērs ir Filadelfijas hromosoma, kas veidojas translokācijas rezultātā starp 9. un 22. hromosomu. Trisomija (3 kopijas 2 vietā) izraisa kaķa acs sindromu (ārējās membrānas kolobomu), anālo atrēziju, dažas malformācijas un garīgu atpalicību. . Trisomija ir otrais galvenais spontāno abortu cēlonis grūtniecēm.
X hromosoma– sieviešu dzimuma hromosoma, divu X hromosomu klātbūtne nosaka sievietes dzimumu, XY - vīriešu dzimums. X hromosomā ir maz gēnu, ar tiem saistītas šādas slimības: krūts vēzis, prostatas vēzis, kardiomiopātija, epilepsija, hemofilija B, ihtioze, Barta sindroms, mukopolisaharoidoze 2.
Y hromosoma– vīriešu dzimuma hromosoma, tajā ir ļoti maz gēnu, mazāk par 100. Mutācijas ātrums šajā hromosomā ir 4 reizes lielāks nekā X hromosomā. Tajā ir liels skaits palimdromu. Esošo gēnu galvenā loma ir kontrolēt dzimuma diferenciāciju, sēklinieku veidošanos un spermatoģenēzes procesus Jo īpaši galvenais “vīrišķības” gēns, ko sauc par SRY, kodē proteīnu, kas ieslēdz daudzus citu hromosomu gēnus un tādējādi izraisa. bioķīmisko reakciju kaskāde (gala rezultāts ir sēklinieku veidošanās). šī patoloģija, antisociāla uzvedība un dažādi psiholoģiski traucējumi parādās 35% pacientu. Ļoti maz gēnu ir saistīti ar cilvēku slimībām. Galvenās no tām ir dzimumdziedzeru disģenēze un Sertoli šūnu sindroms
25 hromosoma (mitohondriju genoms)– mit-DNS dažreiz sauc par 25. vai M hromosomu. Šī DNS tika sekvencēta 1981. gadā. Cilvēka šūnā ir no 100 līdz 1000 mitohondriju, no kuriem katrs satur no 2 līdz 10 cirkulāras mi-DNS molekulām. To raksturo ļoti kompakts gēnu izvietojums, tāpat kā baktēriju genomā no kodola DNS. mitDNA ir atbildīga tikai par dažu, bet ļoti svarīgu proteīnu sintēzi. Ir novērots, ka DNS mitohondriji ir neaizsargātāki nekā DNS genoms. Ir konstatēta saistība starp mitDNS mutācijām ar vēža (krūts vēzis, limfoma), kā arī ar dažām smagām iedzimtām slimībām.
Viens no svarīgiem cilvēka genoma izpētes rezultātiem ir molekulārās medicīnas rašanās un strauja attīstība, kuras pamatā ir katra cilvēka ģenētiskā unikalitāte.
Cilvēka ķermenis ir sarežģīta daudzpusīga sistēma, kas darbojas dažādos līmeņos. Lai orgāni un šūnas strādātu pareizā režīmā, noteiktām vielām ir jāpiedalās konkrētos bioķīmiskos procesos. Tam nepieciešams stabils pamats, tas ir, pareiza ģenētiskā koda pārraide. Tas ir pamatā esošais iedzimtais materiāls, kas kontrolē embrija attīstību.
Tomēr dažkārt notiek izmaiņas iedzimtajā informācijā, kas parādās lielās grupās vai ietekmē atsevišķus gēnus. Šādas kļūdas sauc par gēnu mutācijām. Dažos gadījumos šī problēma attiecas uz šūnas struktūrvienībām, tas ir, uz veselām hromosomām. Attiecīgi šajā gadījumā kļūdu sauc par hromosomu mutāciju.
Katra cilvēka šūna parasti satur vienādu hromosomu skaitu. Viņus vieno vieni un tie paši gēni. Pilns komplekts ir 23 hromosomu pāri, bet dzimumšūnās to ir 2 reizes mazāk. Tas izskaidrojams ar to, ka apaugļošanas laikā spermas un olšūnas saplūšanai ir jābūt visu nepieciešamo gēnu pilnīgai kombinācijai. To sadalījums nenotiek nejauši, bet stingri noteiktā secībā, un šāda lineāra secība ir absolūti vienāda visiem cilvēkiem.
3 gadus vēlāk franču zinātnieks J. Lejeune atklāja, ka traucēta cilvēku garīgā attīstība un izturība pret infekcijām ir tieši saistīta ar papildu 21 hromosomu. Viņa ir viena no mazākajām, bet viņai ir daudz gēnu. Papildu hromosoma tika novērota 1 no 1000 jaundzimušajiem. Šī hromosomu slimība ir līdz šim visvairāk pētīta, un to sauc par Dauna sindromu.
Tajā pašā 1959. gadā tika pētīts un pierādīts, ka papildu X hromosomas klātbūtne vīriešiem izraisa Klinefeltera slimību, kurā cilvēks cieš no garīgās atpalicības un neauglības.
Tomēr, neskatoties uz to, ka hromosomu anomālijas ir novērotas un pētītas diezgan ilgu laiku, pat mūsdienu medicīna nav spējīga ārstēt ģenētiskās slimības. Bet metodes šādu mutāciju diagnosticēšanai ir diezgan modernizētas.
Papildu hromosomu cēloņi
Anomālija ir vienīgais iemesls, kāpēc nepieciešamo 46 hromosomu vietā parādās 47. Medicīnas eksperti ir pierādījuši, ka galvenais papildu hromosomu parādīšanās iemesls ir topošās māmiņas vecums. Jo vecāka ir grūtniece, jo lielāka ir hromosomu nesadalīšanās iespējamība. Jau šī iemesla dēļ sievietēm ieteicams dzemdēt līdz 35 gadu vecumam. Ja grūtniecība iestājas pēc šī vecuma, jums jāveic pārbaude.
Faktori, kas veicina papildu hromosomu parādīšanos, ietver globāli pieaugušo anomāliju līmeni, vides piesārņojuma pakāpi un daudz ko citu.
Pastāv viedoklis, ka papildu hromosoma rodas, ja ģimenē bija līdzīgi gadījumi. Tas ir tikai mīts: pētījumi ir parādījuši, ka vecākiem, kuru bērni cieš no hromosomu traucējumiem, ir pilnīgi veselīgs kariotips.
Bērna ar hromosomu anomāliju diagnostika
Hromosomu skaita pārkāpuma atpazīšana, tā sauktā aneuploīdijas skrīnings, atklāj hromosomu trūkumu vai pārpalikumu embrijā. Grūtniecēm, kas vecākas par 35 gadiem, ieteicams veikt procedūru, lai iegūtu amnija šķidruma paraugu. Ja tiek konstatēti kariotipa traucējumi, topošajai māmiņai grūtniecība būs jāpārtrauc, jo dzimušais bērns visu mūžu cietīs no nopietnas slimības, ja nav efektīvas ārstēšanas metodes.
Hromosomu traucējumi galvenokārt ir mātes izcelsmes, tāpēc ir jāanalizē ne tikai embrija šūnas, bet arī vielas, kas veidojas nobriešanas procesā. Šo procedūru sauc par ģenētisko traucējumu polāro ķermeņa diagnostiku.
Dauna sindroms
Zinātnieks, kurš pirmais aprakstīja mongolismu, ir Dauns. Papildu hromosoma, gēnu slimība, kuras klātbūtnē noteikti attīstās, ir plaši pētīta. Mongolismā rodas 21. trisomija. Tas ir, slimam cilvēkam nepieciešamo 46 hromosomu vietā ir 47. Galvenais simptoms ir attīstības kavēšanās.
Bērniem, kuriem ir papildu hromosoma, skolā ir nopietnas grūtības apgūt materiālu, tāpēc viņiem ir nepieciešama alternatīva mācību metode. Papildus garīgajai attīstībai ir arī novirze fiziskajā attīstībā, proti: slīpas acis, plakana seja, platas lūpas, plakana mēle, saīsinātas vai paplašinātas ekstremitātes un pēdas, liela ādas uzkrāšanās kakla rajonā. Vidējais dzīves ilgums sasniedz 50 gadus.
Patau sindroms
Trisomija ietver arī Patau sindromu, kurā ir 3 13. hromosomas kopijas. Atšķirīga iezīme ir centrālās nervu sistēmas darbības traucējumi vai tās nepietiekama attīstība. Pacientiem ir vairāki attīstības defekti, iespējams, arī sirds defekti. Vairāk nekā 90% cilvēku ar Patau sindromu mirst pirmajā dzīves gadā.
Edvardsa sindroms
Šī anomālija, tāpat kā iepriekšējās, attiecas uz trisomiju. Šajā gadījumā mēs runājam par 18. hromosomu. ko raksturo dažādi traucējumi. Pārsvarā pacientiem rodas kaulu deformācija, mainīta galvaskausa forma, problēmas ar elpošanas sistēmu un sirds un asinsvadu sistēmu. Dzīves ilgums parasti ir aptuveni 3 mēneši, bet daži mazuļi dzīvo līdz pat gadam.
Endokrīnās slimības hromosomu anomāliju dēļ
Papildus uzskaitītajiem hromosomu anomāliju sindromiem ir arī citi, kuros tiek novērota arī skaitliska un strukturāla anomālija. Šādas slimības ietver:
- Triploīdija ir diezgan reta hromosomu slimība, kurā to modālais skaits ir 69. Grūtniecība parasti beidzas ar agrīnu abortu, bet, ja bērns izdzīvo, bērns dzīvo ne vairāk kā 5 mēnešus, un tiek novēroti neskaitāmi iedzimti defekti.
- Vilka-Hiršhorna sindroms ir arī viena no retākajām hromosomu anomālijām, kas attīstās hromosomas īsās rokas distālā gala izdzēšanas dēļ. Šī traucējuma kritiskais reģions ir 16,3 4p hromosomā. Raksturīgās pazīmes ir attīstības problēmas, augšanas aizkavēšanās, krampji un tipiski sejas vaibsti
- Pradera-Villi sindroms ir ļoti reta slimība. Ar šādu hromosomu anomāliju 7 gēni vai dažas to daļas 15. tēva hromosomā nefunkcionē vai tiek pilnībā izdzēstas. Pazīmes: skolioze, šķielēšana, aizkavēta fiziskā un intelektuālā attīstība, nogurums.
Kā audzināt bērnu ar hromosomu traucējumiem?
Audzināt bērnu ar iedzimtām hromosomu slimībām nav viegli. Lai atvieglotu savu dzīvi, jums jāievēro daži noteikumi. Pirmkārt, jums nekavējoties jāpārvar izmisums un bailes. Otrkārt, nav jātērē laiks, meklējot vainīgo, viņš vienkārši neeksistē. Treškārt, ir svarīgi izlemt, kāda palīdzība bērnam un ģimenei ir nepieciešama, un pēc tam vērsties pie speciālistiem pēc medicīniskās, psiholoģiskās un pedagoģiskās palīdzības.
Pirmajā dzīves gadā diagnoze ir ārkārtīgi svarīga, jo šajā periodā attīstās motora funkcija. Ar profesionāļu palīdzību bērns ātri apgūs motoriskās spējas. Ir nepieciešams objektīvi pārbaudīt mazuli par redzes un dzirdes patoloģijām. Bērns jānovēro arī pediatram, neiropsihiatram un endokrinologam.
Papildu hromosomas nēsātājs parasti ir draudzīgs, kas atvieglo viņa audzināšanu, turklāt viņš, cik vien spēj, cenšas izpelnīties pieauguša cilvēka atzinību. Īpaša bērna attīstības līmenis būs atkarīgs no tā, cik neatlaidīgi viņi viņam mācīs pamatprasmes. Lai gan slimie bērni atpaliek no pārējiem, viņiem nepieciešama liela uzmanība. Vienmēr ir nepieciešams veicināt bērna neatkarību. Pašapkalpošanās prasmes ir jāieaudzina ar savu piemēru, un tad rezultāts nebūs ilgi jāgaida.
Bērni ar hromosomu slimībām ir apveltīti ar īpašiem talantiem, kas ir jāatklāj. Tās varētu būt mūzikas nodarbības vai zīmēšana. Ir svarīgi attīstīt mazuļa runu, spēlēt aktīvas spēles, kas attīsta motoriku, lasīt, kā arī iemācīt viņam rutīnu un kārtīgumu. Ja parādīsit bērnam visu savu maigumu, rūpes, vērību un pieķeršanos, viņš atbildēs tāpat.
Vai to var izārstēt?
Līdz šim nav iespējams izārstēt hromosomu slimības; Katra piedāvātā metode ir eksperimentāla, un to klīniskā efektivitāte nav pierādīta. Sistemātiska medicīniskā un izglītības palīdzība palīdz gūt panākumus attīstībā, socializēšanā un prasmju apguvē.
Slimam bērnam visu laiku jābūt speciālistu uzraudzībā, jo medicīna ir sasniegusi līmeni, kurā var nodrošināt nepieciešamo aprīkojumu un dažāda veida terapiju. Skolotāji izmantos mūsdienīgas pieejas bērna mācīšanai un rehabilitācijai.
Džeimss Vatsons, DNS dubultās spirāles līdzatklājējs, savā pēdējā grāmatā vai pat vienā no tās prezentācijas laikā sniegtajām intervijām diezgan negaidīti, noraidot jebkādu politkorektumu, paziņoja, ka Āfrikas rases pārstāvjiem ir atšķirīgs prāts. gēni nekā baltie. Viņš, protams, atsaucās uz molekulārajām iezīmēm, kas raksturo "inteliģentos" gēnus.
Sašutušie kritiķi noraidīja DNS sekvenču atšķirību neizprotamos smalkumus un koncentrējās uz cilvēka genoma izpētes patriarha “rasismu”. Bet vai tiešām bija tā vērts lamāt cienījamu veci, kurš necieš no senlaicīgās vājprātības? Patiešām, citā intervijas sadaļā viņš lepni paziņoja, ka viņa vēnās plūst neliels daudzums nēģeru asiņu. Un kuram gan ASV tā nav! Tas ir tieši tas pats, kas Karamzins, kurš pie sevis teica, ka noskrāpē katru krievu un tūlīt atradīsi tatāru... Varbūt vajadzētu dziļāk iedziļināties ģenētisko atšķirību cēloņos. Turklāt mūsdienu ģenētiskā materiāla izpētes metodes sniedz daudz vielu pārdomām. Ir arī īpašs zinātnisks termins, kas raksturo Vatsona norādītās atšķirības - retardancy.
Atpalicība ir bērna garīgās attīstības aizkavēšanās, kas var rasties tūkstoš iemeslu dēļ. Dažu pēdējo gadu laikā ir identificēti vairāki gēni, kuru mutācijas izraisa noteiktus smadzeņu attīstības traucējumus. Ir gēns, kura pārkāpumi noved pie mikrogīrijas jeb konvoluciju samazināšanās. Ar mutāciju citā gēnā bērns piedzimst ar mikrocefāliju, tas ir, samazinātu galvu un attiecīgi neattīstītām smadzenēm. Ir autisma gēni, un ir runas gēns - ja ir traucējumi tās struktūrā, bērnam neattīstās normāla runa, lai gan tas nekādi neietekmē prāta spējas...
Un tagad – jauns atklājums, par kuru vēstījums publicēts žurnāla Nature Genetics februāra numurā. Starptautiska zinātnieku komanda Evana Eiklera vadībā no universitātes. Vašingtona analizēja DNS paraugus no vairāk nekā diviem tūkstošiem pacientu no Apvienotās Karalistes un Itālijas, kuri cieš no garīgās atpalicības, krampjiem un vairākiem citiem neiroloģiskiem traucējumiem. Zinātnieku uzmanību galvenokārt piesaistīja noteikts cilvēka 15. hromosomas reģions, kurā vairākiem pacientiem tika konstatēti gigantiski gēnu koda “burtu” trūkumi (dzēsumi), tas ir, dzīvības vielas fragments. bija pazudis. Šīs dzēšanas sasniedza miljoniem nukleotīdu (megabāzu).
Visiem viņiem bija garīga atpalicība kopā ar epilepsiju vai patoloģisku smadzeņu darbību. Šie simptomi tika apvienoti ar izliektām, pilnām lūpām un patoloģisku pirkstu un roku attīstību. Vairāk nekā divu tūkstošu veselu cilvēku ģenētiskie testi neatklāja nekādas anomālijas vai svītrojumus šajā 15. hromosomas reģionā.
Jaunais atklājums apstiprina agrākos atklājumus, ko veikuši zinātnieki, kuri jau sen ir atzīmējuši 15. hromosomā esošās “vietas”, kas rada bažas. DNS segmentos var notikt inversijas – pagriezties pretējā virzienā, kas noved pie tādām anomālijām kā Pradera-Villi un Andželmana sindromi. Jaunajā izolētajā vietā ir seši gēni, no kuriem viena mutācijas izraisa krampju traucējumu attīstību.
Eiklers mēģināja izskaidrot DNS mutāciju rašanās mehānismu no cilvēka molekulārās evolūcijas pozīcijām: “Šī teritorija burtiski ir piepildīta ar DNS sekvenču dubultošanos, kas ir uzkrājušas 10–15 miljonus gadu cilvēka kā saprātīgas būtnes evolūcijas. Mēs vēl nesaprotam šī ne visai skaidrā procesa iemeslu, taču tā rezultātā rodas genoma reģions, kurā pārkārtošanās un pārkārtošanās ir ļoti izplatītas un var radīt lielas sekas.
Jauna garīgās atpalicības forma, kuras attīstības pamatā ir DNS daļas dzēšana 15. hromosomā, sastopama tikai trīs gadījumos uz tūkstoš cilvēku ar intelektuālo atpalicību. Tomēr Eiklers uzskata, ka tas ir ārkārtīgi zems novērtējums. Pilnīgi iespējams, ka runa ir par 15–20% no kopējā garīgās atpalicības gadījumu skaita. Šis apstāklis padarīs rentablu noteiktu nervu audu bojājumu molekulāros mehānismus un zāļu izstrādi. Eiklers arī paredz, ka izpratne par garīgās atpalicības “izdzēšanas” cēloņiem ļaus mērķtiecīgāk meklēt citu tās formu mehānismus.
Atliek atrast līdzekļus, lai veiktu vēl lielāku pētījumu ar vismaz 7500 pacientiem, lai identificētu ne tikai biežākos, bet arī retākos pārkārtojumus. Interesanti ir aplūkot šī 15. hromosomas reģiona stāvokli diezgan lielā skaitā afrikāņu, kas ir senākā rase ar vismazāko sākotnējo gēnu mutāciju skaitu. Ir zināms, ka mūsdienu cilvēku senči migrēja no Āfrikas un, apmetoties visā pasaulē, savos gēnos uzkrāja daudz vairāk izmaiņu nekā “sākotnējo” afrikāņu pārstāvji.
Hromosomu struktūras shēma mitozes vēlīnā profāzē un metafāzē. 1 hromatīds; 2 centromēri; 3 īss plecs; 4 garie pleci ... Wikipedia
I Medicīna Medicīna ir zinātnisku zināšanu un praktisku darbību sistēma, kuras mērķi ir veselības stiprināšana un saglabāšana, cilvēku mūža pagarināšana, cilvēku slimību profilakse un ārstēšana. Lai veiktu šos uzdevumus, M. pēta struktūru un... ... Medicīnas enciklopēdija
Botānikas nozare, kas nodarbojas ar augu dabisko klasifikāciju. Eksemplāri ar daudzām līdzīgām īpašībām tiek sagrupēti grupās, ko sauc par sugām. Tīģerlilijas ir viena veida, baltās lilijas ir cita veida utt. Viena otrai līdzīgas sugas, savukārt...... Koljēra enciklopēdija
ex vivo ģenētiskā terapija- * ex vivo gēnu terapija * gēnu terapija ex vivo gēnu terapija, kuras pamatā ir pacienta mērķa šūnu izolēšana, to ģenētiskā modifikācija kultivēšanas apstākļos un autologa transplantācija. Ģenētiskā terapija, izmantojot dīgļu līniju...... Ģenētika. enciklopēdiskā vārdnīca
Dzīvnieki, augi un mikroorganismi ir visizplatītākie ģenētisko pētījumu objekti.1 Acetabularia acetabularia. Sifonu klases vienšūnu zaļaļģu ģints, kam raksturīgs milzu (līdz 2 mm diametrā) kodols... ... Molekulārā bioloģija un ģenētika. Vārdnīca.
Polimērs- (Polimērs) Polimēra definīcija, polimerizācijas veidi, sintētiskie polimēri Informācija par polimēra definīciju, polimerizācijas veidi, sintētiskie polimēri Saturs Saturs Definīcija Vēsturiskais pamatojums Polimerizācijas veidu zinātne ... ... Investoru enciklopēdija
Īpašs kvalitatīvs pasaules stāvoklis, iespējams, ir nepieciešams solis Visuma attīstībā. Dabiski zinātniska pieeja dzīvības būtībai ir vērsta uz tās izcelsmes problēmu, tās materiālajiem nesējiem, atšķirību starp dzīvām un nedzīvām lietām un evolūciju... ... Filozofiskā enciklopēdija