Род человеческий - А. Барнетт

Аномалии, естественно, встречаются и в аутосомах, то есть во всех остальных, неполовых хромосомах. Наибольшую известность приобрела аномалия, связанная с одной из мельчайших пар хромосом, так называемый синдром Дауна. Эта болезнь легко распознается уже в детстве: помимо резко выраженной умственной отсталости, для больных характерны маленькая голова, специфический разрез глаз, плоское лицо с выступающими скулами, толстый язык. Долгое время ученым не удавалось найти удовлетворительного объяснения этого заболевания, хотя было ясно, что причина его генетического порядка. Теперь мы знаем, что синдром Дауна вызывается трисомией: все клетки организма больного имеют 47 хромосом вместо 46.

Аномалии подобного рода сравнительно редки, но наблюдения за ними представляют несомненный интерес: возможно, они помогут раскрыть механизм действия хромосом и генов. Но гораздо более важным изменением является точечная, или единичная генная, мутация, при которой резкое изменение претерпевает всего одна субмикроскопическая единица наследственности. В результате мутантный ген воспроизводит себя уже в этой измененной форме и, таким образом, генная мутация, происходящая в ядре яйцеклетки или сперматозоида, передается из поколения в поколение.

Насколько нам известно, генные мутации имеют место у всех организмов — начиная от ультрамикроскопических вирусов и бактерий и кончая самыми крупными и сложными животными и растениями. Это значит, что гены не обладают полной наследственной стабильностью или, во всяком случае, не всегда точно копируют себя в момент воспроизведения. Однако при частых мутациях многие мутанты имели бы минимальные шансы выжить. Большинство мутантных генов неблагоприятны для организма, ибо снижают его жизнеспособность. Это связано с тем, что, являясь продуктом естественного отбора, мы имеем такой набор генов, который близок к наилучшему для наших условий существования. Более того, сочетание всех генов индивидуума должно образовывать сбалансированную комбинацию, которая нарушается при большой мутабильности генов.

И действительно, случаи генных мутаций очень редки. Это видно на примере спонтанных мутаций у человека, немалую роль в возникновении которых, вероятно, играют солнечная радиация и другие естественные факторы внешней среды. Эти мутации вызывают иногда тяжелые заболевания, хотя и не нарушают у пораженных людей способности к размножению. У больного ахондроплазией, одним из видов карликовости, голова и туловище нормального размера, в то время как руки и ноги очень короткие; у пораженного другой болезнью, ретинобластомой, в сетчатке одного или обоих глаз развивается злокачественная опухоль, которая, если ее вовремя не удалить, может стать причиной смерти; при эпилойе в различных частях тела развиваются доброкачественные опухоли, вызывающие эпилепсию и слабоумие; впрочем, эпилойя может протекать и в легкой форме. Для каждого из этих заболеваний есть примеры доминантного наследования болезни. Чтобы установить частоту мутаций, необходимо выявить частоту заболеваний у детей здоровых родителей. Из-за доминантности этих заболеваний каждый такой случай можно отнести за счет мутации. Частота мутаций достигает 1–5 на 100 000 в каждом поколении. Правда, нельзя утверждать, что все гены мутируют с такой частотой, но надо полагать, ни один из них не мутирует с существенно большей частотой, чем указанная.

Действие радиации

В связи с участившимися случаями мутаций как у человека, так и у других организмов интерес к этой проблеме усилился. Следует подчеркнуть, что увеличение мутаций объясняется прежде всего радиацией, вызванной испытаниями атомных и водородных бомб. Но мутации вызываются и другими источниками излучения, в частности рентгеновским оборудованием, используемым в диагностике и при лечении различных заболеваний.

Прежде всего необходимо знать, как действует на организм радиация. С одной стороны, она может непосредственно поражать самого человека, вызывая ожоги, разрушение костного мозга с последующей тяжелой формой анемии, рак кожи и кровотворных тканей (лейкемию) и смерть от лучевой болезни. Эти заболевания зарегистрированы у большого числа людей, находившихся в зоне действия поражающей радиации от взрыва атомных бомб в Хиросиме и Нагасаки. Случаи заболеваний лейкемией значительно возросли в связи с участившимися испытаниями водородных бомб.

Но от непосредственного воздействия радиации, если только она не рассеяна по поверхности земли, можно защититься. Работающих на атомных электростанциях и с рентгеновским оборудованием можно защитить даже от самых малых доз облучения.

Совершенно иную картину дает второй тип поражающего воздействия радиации. На частоте мутаций в половых клетках, еще способных дать начало будущим поколениям, скажется любое количество дополнительной радиации, попадающей на яичники или семенники. Нет такой дозы, о которой можно было бы сказать: это допустимый максимум. Как же сказывается на человеке (или любом другом организме) увеличение частоты мутаций? Прежде всего участились случаи рождения детей с серьезными дефектами и нарушениями — это наиболее очевидное следствие повреждения наследственного материала. Ясно, что уже само по себе это нежелательно. Вряд ли мутации увеличат число людей с выдающимися способностями — мы ведь отмечали, что большинство мутантных генов неблагоприятны. Но имеются и другие соображения. Скорость мутирования в обычных условиях (то есть «естественные» частоты мутаций) можно рассматривать как результат естественного отбора. Естественные частоты мутаций как бы создают равновесие между чрезмерной устойчивостью (консервативностью) наследственности, с одной стороны, и ее неустойчивостью, или изменчивостью, которая вызывает большое количество дефектов и даже приводит к стерильности, — с другой. Мы пока не вправе вмешиваться в механизм поддержания этого равновесия, так как до сих пор плохо его знаем (равно как и генетику человека в целом).

Практическое применение менделевской генетики

Несомненно, наибольшее применение менделевская генетика находит в животноводстве и растениеводстве. Правда, ее можно приложить и к человеку, но здесь возможности ее ограниченны. Предположим, мужчина или женщина перед вступлением в брак хотели бы знать, могут ли у их детей появиться какие-либо нежелательные признаки. Как мы уже отмечали, генетическая конституция предрасполагает к развитию туберкулеза и некоторых форм рака. Но роль генетических факторов в обоих случаях слишком мала, и вряд ли стоит принимать их во внимание при решении вопроса о браке. Если даже, например, от туберкулеза или рака умер близкий родственник жениха или невесты, это не должно послужить причиной для беспокойства, тем более отказа от брака. Ниже мы рассмотрим вопрос о наследовании такого типа факторов более подробно.

И все-таки некоторые заболевания самым непосредственным образом генетически детерминированы. С одним примером наследования подобных заболеваний мы уже знакомы — это гемофилия, другие будут разбираться в гл. 7. Наши познания в области генетики человеческих дефектов уже настолько обширны, что иногда позволяют дать весьма полезную информацию супругам, желающим иметь детей. Однако размеры и тематика книги не позволяют нам подробно остановиться на этом вопросе.

Рассмотрим только особый случай — браки между двоюродными братьями и сестрами. Этот вопрос интересует как людей, вступающих в брак, так и общество в целом: не появятся ли в результате брака между близкими родственниками дефективные дети? Ответить на это невозможно, так как опасность в каждом конкретном случае исходит от рецессивно наследуемых признаков, а мы, как правило (за исключением признаков, сцепленных с полом), не можем установить присутствие рецессивного гена в гетерозиготном состоянии, не вызывающем развития дефекта. Если гены, обусловливающие определенный дефект, у брата и сестры одинаковы, то весьма возможно, что один из четырех (то есть 25 %) их детей родится с дефектом.

Необходимо подчеркнуть, что в огромном большинстве браков между двоюродными братьями и сестрами вообще не бывает дефективных детей. Но мы ведь знаем, что есть гены, которые вызывают развитие дефектов, и вероятность обладания одинаковыми рецессивными генами у близких родственников, кузенов, бóльшая, чем у совершенно не связанных узами родства пар. Поэтому и вероятность появления дефективных детей у них больше.

Однако это обстоятельство не удерживает и не должно удерживать двоюродных братьев и сестер от вступления в брак, за исключением тех случаев, когда их родственники имеют какой-либо дефект, определяемый рецессивным геном. Это может быть тяжелое заболевание кожи, так называемая пигментная ксеродерма, или один из видов амавротической семейной идиотии (ювенильная форма), или разновидность глухонемоты; все эти заболевания чрезвычайно редки.