Секреты наследственности человека

Афонькин Сергей Юрьевич

Мутантные аллели, которые в принципе могут являться причиной того или иного врожденного заболевания, встречаются у людей все же нечасто. Предположим, частота обнаружить такой аллель составляет 1/500. Вероятность образования родительской пары, у которой случайным образом совпали одни и те же дефекты в ДНК, будет, естественно совсем крошечной. В нашем случае она будет равна 1/500 х 1/500 = 1/250000. Всего один случай на четверть миллиона! Шанс совсем крошечный, однако, он может многократно возрасти в случае неслучайного образования пар со сходными дефектами. Такое может произойти в результате родственного брака. Не случайно у разных народов и в разных странах запрет на подобные браки зафиксирован в законодательстве. Обычно он не распространяется

на брак с племянником, племянницей или двоюродным родственником, хотя и в этом случае шанс появления в потомстве детей с врожденными аномалиями существенно возрастает. Чем реже встречается данная рецессивная мутация в обществе, тем чаще вызванное ею заболевание проявляется в результате браков именно близких родственников.

Наследование по рецессивному типу обладает также следующими особенностями:

— сами родители, у которых в потомстве появляются больные дети, обычно здоровы;

— в браке здорового человека с больным все дети будут здоровы, если здоровый не гетерозигота по мутантному гену;

— если больны оба супруга, все их дети обязательно будут больными;

— в браке больного с носителем мутантного аллеля половина рожденных детей будут больными.

Подобные тины браков чаще всего встречаются среди близких родственников.

Наследование, сцепленное с полом

В предыдущих двух случаях, когда мы рассматривали наследование врожденных аномалий по доминантному и по рецессивному типу, предполагалось, что мутации затрагивают аутосомы (греч. autos — сам и soma — тело), то есть находятся не в половых хромосомах. Однако встречаются заболевания, причинами которых являются именно половые хромосомы. Как вы помните, в отличие от парных аллельных аутосом, эти хромосомы разные. Следовательно, каждый находящийся в них ген не имеет аллельной пары. К тому же, сочетания половых хромосом обуславливают половую принадлежность человека. Это и определяет во многом специфику наследования болезней, сцепленных с полом.

Чаще всего мутантные гены находятся в X хромосоме. Рассмотрим случай, когда такая мутация является доминантной. Ясно, что тогда заболевание будет проявляться и у мальчиков, и у девочек. Что еще характерно для подобной ситуации?

— Больных женщин вдвое больше, чем мужчин, несмотря на примерно равное соотношение полов в обществе;

— если в данном браке больна только мать, она передаст заболевание 50 % своих сыновей и 50 % своих дочерей;

— у мужчин заболевание обычно проявляется тяжелее;

— если в данном браке болен только отец, все его дочери окажутся больными, а сыновья родятся здоровыми.

Последнюю особенность легко объяснить. Мужчина обладает только одной X хромосомой. Именно ее он передает своим дочерям. Если такая хромосома несет доминантную мутацию, она обязательно проявится у дочерей больного отца. Своим сыновьям он передает только Y хромосому, которая не несет копию мутантного гена.

Если мутация, локализованная в X хромосоме, является рецессивной, то:

— заболевание проявляется только у мальчиков;

— у больных мальчиков нередко бывают больны дяди по матери;

— сестры больных братьев с вероятностью 50 % являются носительницами мутантного гена;

— больные мужчины передают мутантный ген всем своим дочерям, которые становятся его носительницами;

— мальчики, родившиеся от брака здорового мужчины с женщиной — носительницей мутантного гена, с 50 % вероятностью окажутся больными.

Классический пример заболевания, сцепленного с полом и передающегося в поколениях по данной схеме — гемофилия. При этом первое утверждение, что болеют только мальчики, строго говоря, не совсем верно. Ведь можно представить себе случай, когда обе женские X хромосомы содержат по мутантному аллелю данного гена. Такая ситуация может возникнуть в

результате брака женщины — носительницы мутантного гена и больного мужчины. Половина всех их дочерей будет иметь по мутантному гену в обеих X хромосомах и, следовательно, такие девочки окажутся больными. Такие ситуации возникают все же достаточно редко, поэтому и считается, что та же гемофилия проявляется только у мужских представителях рода.

По сравнению с X хромосомой, Y хромосома несет мало генов. Поэтому известно лишь немного заболеваний, которые обусловлены мутациями, локализованными в Y хромосоме. Проявляются они, естественно, только у мальчиков. Поскольку «Y-гены» определяют развитие организма по мужскому пути, мутации в них часто приводят к стерильности. Следовательно, такие мутации появляются каждый раз вновь в результате случайных событий и не передаются в ряду поколений.

Люди-мозаики

Подводя краткий итог описанию типов наследования врожденных заболеваний человека, необходимо сделать несколько замечаний. Мутантные гены работают не в одиночку. Они всегда «трудятся» вместе со всеми остальными генами человека. Сочетание же генов у каждой отдельной личности уникально. Поэтому одна и та же болезнь вызванная нарушениями в генах или хромосомах, может протекать у различных людей по-разному. Например, у одних гетерозигот по доминантному мутантному гену недуг может проявляться в явной форме, а у других — очень слабо. В генетике даже есть специальный термин для обозначения таких феноменов — пенетрантность. Заболевания, обладающие большой пенетрантностью, проявляются практически у всех носителей доминантного гена. При слабой пенетрантности заболевание как бы «мелькает» в ветвях родословного древа, проявляясь далеко не во всех случаях, когда этого вроде бы следовало ожидать.

Нередко можно говорить не о наследственных болезнях, а о наследственной предрасположенности к тем или иным заболеваниям. Вероятно, такая ситуация опять-таки объясняется тем, что каждый человек является носителем совершенно уникального сочетания различных генов, и в некоторых случаях именно те или иные сочетания оказывают влияние на возможность возникновения или проявления болезни. Анализировать такие ситуации непросто, равно как и выдавать прогнозы об их наследовании.

Некоторые мутации проявляются очень четко, влияя на один или несколько признаков. Другие влияют на целые системы органов, на организм в целом, на обмен веществ. Иногда даже трудно бывает понять, какой именно конкретный дефект лежит в основе появления того или иного синдрома. Как объяснить этот феномен? Наш организм можно сравнить с очень сложным заводом. Если из строя выходит деталь только одного станка или механизма, это сказывается только на его работе. Если же проблемы возникли в системах, влияющих на производство в целом, перебои начнутся по всей технологической цепочке. Представьте себе, к примеру, что изоляционный пластик проводов со временем стал разрушаться. Короткие замыкания в проводке наверняка скажутся на работе компьютеров. Они же вызовут остановку и сборочного конвейера. Такая же ситуация и со сбоями, имеющими наследственный характер. В некоторых случаях уже точно известны гены и белки, изменения в которых их вызывают. В других ситуациях конкретная причина наследственных болезней остается пока неизвестной.

Рассуждая о наследовании тех или иных мутаций, мы молчаливо предполагали, что все диплоидные клетки организма человека обладают наборами одних и тех же генов. Теоретически это так. Разница в работе клеток различных тканей зависит лишь от того, какие именно гены в них работают, а какие «выключены». На практике иногда оказывается, что мутантные гены содержатся не во всех клетках тела, а лишь в их части. Таких людей называют мозаиками, а само явление различия генома клеток в пределах организма — мозаицизмом. Понять причину его возникновения несложно.