Федор Полканов - Мы и её величество ДНК
Увеличенная нижняя губа Габсбургов — признак, сохранившийся в династии с XVII по XIX век.
Родословная гемофилии в семье Романовых.
Жена Николая II была внучкой Виктории. Она-то и передала гемофилию наследнику. А болезнь эта страшная: кровь лишается способности свертываться и малейшая царапина может привести к невосполнимым кровопотерям.
Альбинизм. Частота встречаемости. Формула
Альбинизм — наследственный признак, обусловленный рецессивным геном. Он очень удобен для изучения, так как распространен по всему миру, хоть и встречается в гомозиготе довольно редко. Действие гена сводится к следующему. У человека в коже образуется темный пигмент меланин. Люди, гомозиготные по гену альбинизма, этого пигмента лишены полностью — у них выпадает одна из реакций, ведущих к его образованию. Альбинизм — вредный признак. Альбиносы, сравнительно с людьми, наделенными меланином, более подвержены ряду заболеваний, в том числе очень обычных, «простудных».
Количество альбиносов в различных странах различно. Так, в странах, населенных белокожими народами, один альбинос, согласно статистике, приходится на 20000 жителей. Казалось бы, это ничтожно мало, Но если эту оценку применить к США, при пересчете получится приблизительно 9000 альбиносов. В других странах альбиносы встречаются чаще. Так, среди 14 298 детей Нигерии оказалось 5 альбиносов, а у индейцев Панамы соотношение было 1 : 132. Это гомозиготы. Они обнаруживаются на глаз, и их легко сосчитать. А можно ли учесть число гетерозигот? Сейчас мы это проделаем.
Если формула альбиноса аа, а наделенного меланином человека АА, то гетерозигота будет Аа. Встречаемость того и другого фенотипа теоретически колеблется от 100% А до 100% а. А в общей форме А + а = 1. В формуле Харди-Вайнберга, построенной для любого рецессивного гена, это выражается как p + q = 1. Однако нас интересуют не фенотипы, а генотипы, то есть относительная встречаемость АА, Аа и аа форм. Формула для этой встречаемости легко запоминается, так как левая часть выражения повторяет общеизвестную формулу квадрата суммы двух чисел, правая — единица: p2 + 2pq + q2 = 1. Если для нашего случая q2, то есть встречаемость альбиносов в европейских странах равна 1/20000, то легко вычислить, что q = 1/141. Поскольку р + q = 1, получится, что р = 1 - 1/141 = 140/141. Частота встречаемости гетерозигот 2pq. Следовательно, в данном случае она равна 2 · (140 · 1)/(141 · 141), то есть приблизительно 1/70. Не правда ли, довольно неожиданный результат? Один альбинос приходится на 20 000 жителей, а гетерозигота — на каждых семьдесят! Но неожиданность только кажущаяся: наши расчеты точны. По понятным причинам они должны настораживать. Вредных рецессивных генов у человека множество, и если встречаемость гомозигот по такому гену равна 1 : 1000, то гетерозиготой — можете просчитать — будет каждый шестнадцатый.
Опасность выщепления вредных гомозигот резко возрастает при родственных браках, так как генотипы родителей здесь близки.
«Зловредная» серповидность и ее преимущества
Речь пойдет о сложном случае, когда наследственное заболевание в гомозиготе приводит к гибели, в гетерозиготе же — благоприятствует выживанию.
Началось с того, что молодой негр из Вест-Индии обратился к врачу — он жаловался на постоянное, сильное недомогание. Исследовали его кровь, и микроскоп обнаружил поразительную картину: эритроциты, красные кровяные тельца этого человека, были не круглыми, как обычно, а серповидными.
Конечно, эта болезнь встречалась и ранее, но не обращали внимания на кровь больных. После этого случая ее начали изучать, и вскоре выяснился наследственный характер заболевания. Его назвали серповидной аномией. Болезнь вызывает ген s, люди с серповидными эритроцитами по этому гену гомозиготны. Долгое время думали, что болеют серповидной анемией исключительно негры. Но далее выяснилось, что распространена она также в Италии, в Греции и в других местах Средиземноморского побережья. И странное дело: очаги болезни были строго ограниченными и совпадали с очагами распространения малярии. Начали тщательно изучать гетерозигот по гену s и выяснили, что эритроциты у них также изменены, они серповидны как бы наполовину. После этого было уже нетрудно обнаружить, что число геторозигот в малярийных очагах весьма велико. Впрочем, это следовало уже из расчетов по формуле Харди — Вайнберга.
Следующим этапом исследования был опыт, поставленный на 30 добровольцах, 15 из них были гетерозиготны по гену 5, у остальных он отсутствовал. Всех их заразили малярией. Из 15 гетерозигот заболели лишь двое, из 25, лишенных s гена, не заболел лишь один. Опыт подтвердил, что гетерозиготы обладают повышенной устойчивостью к малярии. Отсюда и распространение серповидной анемии в очагах малярии.
Врожденное и медицина
В мышином питомнике университета нежданно-негаданно родились карликовые мышата. Обычная мышь весит 20 граммов и более, эти же останавливались в росте при весе 6—8 граммов. Они оказались бесплодными, однако некоторые из их нормальных сестер и братьев стойко давали в потомстве четверть карликов. Соотношение 3:1, то есть были они по гену карликовости гетерозиготны.
Несомненно, ген карликовости нужно отнести к вызывающим наследственные болезни.
Но вот карликам начали подсаживать под кожу кусочки живого крысиного гипофиза — железы из головного мозга. Произошло «чудо»: карликовые мышата стали расти, достигли нормальных размеров и веса, самцы оказались плодовитыми, наступило практически полное выздоровление от врожденной болезни.
Точно так же, как в этом примере с мышами, вмешиваются медики в течение некоторых наследственных заболеваний у людей. Число недугов, которые удается вылечить, год от года растет. Так, при наследственном диабете помогает введение гормона инсулина, при некоторых нарушениях гипофиза — гипофизарных гормонов. Но самое большое достижение ученых — победа над резус-фактором.
Иногда случается так, что кровь матери несовместима по генотипу с кровью ребенка. В период беременности по сосудам младенца течет кровь матери, а собственное кровотворение еще не началось. Иное дело сразу же после родов. Связь с кровеносной системой матери прерывается, однако кровь ее все еще наполняет сосуды младенца. Но в это время начинается собственное кровотворение. И в случаях, когда мать и ребенок имели разные по резусу генотипы, младенцы гибли. А такие случаи были не так уж редки! К счастью, теперь они в прошлом. Предварительно делаются анализы крови, и когда это нужно — срочные переливания крови новорожденным. Много тысяч жизней спасено таким способом!
В 1948 году под руководством С. И. Алиханяна я проводил работу на дрозофиле.
У дрозофилы известно множество так называемых летальных генов — носители их не доживают до взрослого состояния. Было отобрано двадцать рецессивных леталей, действующих на стадии личинки или куколки. Гомозиготы по этим генам из мушиных яиц вылуплялись, однако не доживали до взрослого состояния. Им явно не хватало чего-то, чтобы нормально развиться. Нетрудно было сообразить, что это «что-то» есть у нормальных личинок и куколок, лишенных «зловредного» гена. А что, если попробовать ввести недостающее вещество через корм? Так и сделали: в кормовую среду, на которой развивались культуры с деталями, добавили кашицы из нормальных дрозофил.
Девятнадцати культурам из двадцати добавка к корму не принесла никакой пользы. Но зато в двадцатой гомозиготы по летали, замаркированные геном желтой окраски, выжили.
Выяснилось, что без добавок к корму гомозиготы по летали доживали до стадии крупной личинки, но и здесь вовсе не были склонны умирать. Они жили и жили, однако не могли окукливаться. При окукливании происходят сложнейшие перестройки во всем организме. Под контролем гена, видимо, находился важный процесс, дающий толчок к окукливанию. Надо думать, генопродукт в данном случае был гормоном. Стоило его ввести извне — и развитие происходило нормально, «смертоносного» изменения в генотипе как не бывало.
Мухи которые обязаны были умереть, жили и плодились, хотя их потомство тоже нуждалось в добавлении генопродукта извне.
Пример показывает (на дрозофиле, как на модели), что при помощи внешних воздействий можно вмешиваться в интимнейшие процессы развития, находящиеся под контролем генов.
Внимание: операции на головном мозге!
Наши медики все чаще осуществляют решительное врачебное вмешательство в ход наследственных болезней, связанных с расстройством двигательных центров головного мозга. Мне довелось наблюдать результаты таких операций в клинике Института невралгии Медицинской академии, где работает коллектив нейрохирургов под руководством профессора Э. И. Канделя. Дело это новое, неимоверно сложное, не обходится здесь пока что без поражений, однако удачи бывают чаще неудач, и порою блистательные.
