Таңдаусыз өмір: жақсы немесе қауіп?

Таңдаусыз өмір: жақсы немесе қауіп?

Алексей Кондрашов, Надежда Маркина
2012 жылғы 20 қарашадағы № 23 (117) «Үшбірлік нұсқа»

Алексей Кондрашов

Өркениетті қоғамдағы адам әлеуметтік және аз және аз биологиялық тұрғыда өмір сүреді. Табиғаттың өзіне жүктелген шектеулерін табысты түрде жеңеді: ол кез-келген климатта өмір сүреді, жаңа тағам ресурстарын игереді, жұқпалы аурулармен күресуге үйренді. Көптеген факторлар, бұрын адамның жеке басын өлтіріп тастағаны, енді ол үшін өлімге ұшырады. Дәрігерлер ерте және әлсіз жаңа туылған нәрестелерге қалай қарау керектігін үйренді; вакцинация қауіпті инфекциялардан қорғайды, инфекция жұқтырған жағдайда антибиотиктермен күреседі; қоғам науқастар мен мүгедектерге қамқорлық жасайды. Бәрі де кемелсіз жұмыс істесе де, өркениет адамның биологиялық фитнесін түбегейлі жақсартты – қоршаған ортадағы тіршілік ету. Бірақ адам генетикадан кете алмайды, және біз осы жағдайдағы процестерді өзгерте алмаймыз. Бүгінгі адаммен не болып жатқанын және болашақта бізді не күтіп тұрғанын түсіну үшін біз эволюциялық биолог, биология ғылымдарының докторы Алексей Кондрашов, Мичиган университетінің профессоры және Мәскеу мемлекеттік университетінің биоинженерия және биоинформатика факультетінің профессоры, Бүкілресейлік ғылыми фестивалінде ашық дәріс оқыды.

Эволюциялық биология тұрғысынан, табиғи іріктеу заманауи адамға әсер етеді, яғни, аздаған ұрпақты қалдырғандықтан, олардан аз бейімделген адамдарды жояды. «Оң және теріс таңдау бар– дейді Алексей Кондрашов. – Позитивті таңдау кейбір пайдалы қасиеттерге ықпал етеді. Мысалы, халықтың бәрі ақ болды, содан кейін қара мутант пайда болды, бұл қасиет пайдалы болып шықты және біраз уақыттан кейін бұл қара мутанттың ұрпақтары бүкіл халықты суырып тастай алады. Теріс таңдау, керісінше, ескі және ортақ сипаттамаларға әсер етеді. Барлық ақ және ақ жақсы, бірақ мутация пайда болды және қара пайда болды, қара нашар. Тиісінше, бұл мутанттың ұрпағы аман қалмайды, ал «қара» ген халықтан шығады. Дарвин негізінен эволюцияға, яғни баяу өзгерістерге қызығушылық танытты, ол көбінесе оң таңдау туралы ойлады және жазды.Көптеген теріс ойлар туралы Иван Иванович Шмалхаузен көп ойлады.«Қазіргі таңдағы адам әлсіреген бұл таңдау – халықтың қолайсыз гендерінде ұшып кетпейді, бірақ жинақталмайды.Тұжырымдама деңгейінде бұл ұзақ уақыт бойы анық болды, бірақ соңғы жылдары зерттеу әдістерін дамытудың арқасында деректерді сандық бағалауға мүмкіндік беретін деректер пайда болды.

Биомолекулалық техникадағы қателер

Мутациялар біздің ДНК-да үнемі өзгереді. Бұл үшін радиацияның әсер етуі де, химиялық мутагендер де қажет емес – бұл процесс өздігінен жүреді. «Будда айтқандай, бөліктерден тұратын барлық заттар жойылды, дейді Кондрашов. «Нирванаға барар алдында, ол шәкірттерді жинап, осы төрт сөзді айтты. Биологиялық молекулаларға қолданылады, Будда толықтай дұрыс, шын мәнінде, олар бөліктерден тұрады және құлдырауы мүмкін. Мутация процесі бүкіл материалдық әлемнің хаосқа бейімділігінің көрінісі болып табылады.«Мутациялар сөзсіз, себебі ДНҚ – өте ұзын молекуласы (адамның жасушасындағы барлық геномдық молекулалардың жалпы ұзындығы шамамен бір метр), бір нуклеотид қалыңдығы – бұл, әрине, мінсіз бола алмайды.

Мутацияның үш негізгі көзі бар. Біріншісі – репликация кезінде пайда болатын қателер – ДНҚ молекуласының қосарлануы. Бұл процесстегі негізгі актер – ДНҚ полимеразы ферменті. ДНҚ қос спирті екі бөлек жіптерге бөлінгеннен кейін, ДНК полимеразы әр сызықты бойлап өтеді және ескі матаны матрица ретінде пайдаланып, жұптасады. Яғни, егер ол ескі жіпке А (аденин) әріпін көрсе, онда ол Т (тимин) әрпін жаңа жіпке береді. «Бірақ 100 мыңнан асатын бір жағдайда, ол қате хатты енгізеді, – Алексей Кондрашов түсіндіреді. – Ең қызығы, хат жазғаннан кейін ол бірден оны жұлып алуға тырысады. Нәтижесінде, хат 10-ға дейінгі ықтималдығы бар қате қосылады-5ал хат қате бекітілсе, онда ол 10-ы ықтималдығы бар және де жыртылмайды-5. Мутация ықтималдығы шамамен 10 шамасында-10 репликацияға арналған хат. ДНҚ полимеразының жақсы жұмыс істейтінін теріп көріңіз.“.

Дегенмен, репликалау қателері 10 ықтималдығы бар10 хат мутацияның негізгі көзі болып табылады. Мутацияның екінші көзі – ДНҚ жөндеу қателіктері.жөндеу – бұл жөндеу зиян, және залал – ДНК бүлінген, сондықтан, молекуланың химиялық құрылымын бұзады. Ол бөлек, және сол сияқты, бұл мүмкін емес, сондықтан, мысалы, жіптер өзара емес әлсіз сутегі және ковалентті облигациялар тігіледі, бір немесе екі бұрымды бұзып, болып табылады. Д. «Әрбір адамның жасушасында күн сайын бірнеше жүз мың адамның өздігінен жаралануы орын алады, дейді Кондрашов. – Және олар жөнделуі керек, әйтпесе клетка өледі. Егер жөндеу нәтижесінде қандай да бір қате пайда болса, онда ол да мутация болады«Мутацияның үшінші көзі -. Хромосомалар бір жиынтығымен гаплоидты хромосомалар екі жиынтығымен диплоид жасушаларының қалыптастыру жетекші ұялы бөлу азайту, жыныс жасушаларының пісіп Бұл маңызды кезеңі, және рекомбинации – – бір мейоз кезінде рекомбинации қате. Кезде хромосомалар алмасу қателіктер пайда болуы мүмкін.

Қандай және қаншалықты көп

мутацияның 99% – а нуклеотидті алмастыру, Алексей Кондрашов – дейді мысалы, цитозин (C) гуанин (G) өзгерді кезде. Бұл жалғыз нуклеотидті полиморфизмнің көзі (жалғыз нуклеотидтік полиморфизмSNP). Сонымен қатар, керісінше, бір немесе екі немесе үш нуклеотидтердің қысқа кірістіру бірнеше қысқа тұндыру немесе әріптер болуы мүмкін.Көбінесе, үлкен оқиғалар пайда болады – 100 немесе одан да көп, кейде миллионға дейін нуклеотидтерге дейін, немесе ДНҚ бөлігін 180 °-ға дейін айналдыру. Мутациялар әрдайым жаман емес екенін түсіну керек. Бұл генетикалық өзгерістердің көзі және мутациясыз эволюция болмайды, соның нәтижесінде тірі әлемнің барлық алуан түрлілігі пайда болады.

Синтездеу әдістерінің пайда болуымен толық геномның нуклеотидтердің дәйектілігін анықтау құны айтарлықтай төмендеді. Мутациялардың пайда болу санын анықтау үшін жаңа мүмкіндіктер пайда болды. Бұрын, Кондрашов еске түсіргендей, Дрозофиланың қанаттарын зерттеп, мутанттарды таңдап, бірнеше жыл бойы жұмсауға мәжбүр болған болса, енді ананың, әкемен және анасы қызының генотиптерін $ 300-ге теңестіріп, оларды салыстыру мүмкін. Нәтижесінде ұрпақты өзгерту кезінде пайда болған барлық жаңа мутация табылды, яғни олар ата-аналық жыныс клеткаларында пайда болды. Адамзатқа келетін болсақ, ғалымдар есептегендей, адам геномындағы мутация жылдамдығы 10-ға жуық-8 Нуклеотидтің әрбір генерациясы.

Геномдағы қиындықтар

Барлық адамдар әртүрлі сыртқы және ішкі ерекшеліктерімен ерекшеленеді. Ал генетикалық екі адам әр 1000 нуклеотид үшін генетикалық кодтың бір хатында ерекшеленеді. 1000-ға шаққандағы айырмашылық көп емес, мысалы, жеміс шыбының 100-ге шаққанда бір айырмашылығы бар, ал саңырауқұлақтың шизофилумы – 10-ға бір айырмашылық, және бұл қазір генетикалық әртүрліліктің абсолюттік рекордын құрайды. Дегенмен, бұл екі адамның арасында 35 миллион қысқа айырмашылық бар екенін білдіреді. Бірақ әр аминқышқыл үш нуклеотидпен (триплет немесе кодон) кодталғандықтан, ДНК-дағы барлық нуклеотидтердің алмастырулары ақуыздағы аминқышқылды алмастыруға алып келеді, бірақ тек синонимдер деп аталады. Ақуызды молекуланың өзгеруіне әкелетін синонимді емес алмастырулар, әрқайсысы 10 мыңға жуық ақуызды кодтау гендерінде. Олардың 10% -ы жарамсыз, бірақ зиянды, бұл дене шынықтыруды азайтады. Олардың ішінде өлім. Биологтар Drosophila және омыртқалы жануарлардың генотипке бір немесе екі өлтіретін мутацияның ортасында екенін анықтады. Организм өлмейді, өйткені бұл мутациялар гетерозигожно орналасқан, яғни,Мутант гені жұптасқан хромосомада қалыпты генмен қайталанып отырады. Сонымен қатар, адамның генотипі орта есеппен 100-ге жуық ірі қоймалар мен ДНК-ға кіреді, олардың жалпы ұзындығы шамамен 3 миллион нуклеотид. Нобель сыйлығының лауреаты, Джеймс Уотсонның ДНҚ-ның қос спираль үлгісінің тең авторы, оны жүйелеу кезінде пайда болғандай, гетерозигозды күйде қалыпты гендерден жасырынатын зиянды мутациялардың және зиянды 12 мутацияның әдеттегі санын береді. Әлбетте, олар Джеймс Уотсонның фитнестері мен жетістіктеріне әсер еткен жоқ. Бірақ егер зиянды мутациялар бар болса және олар іріктеу арқылы тазаланбайтын болса, онда баланс бұзылып, адамзаттың фитнесі сөзсіз азаяды.

Алексей Кондрашов атап өткендей, Дарвин бұл мәселені түсінді, ол былай деп жазды:Вирустарда әлсіз немесе дене немесе ақыл-ойы бар адамдар тез өледі. Аман қалғандар, әдетте, мықты денсаулықты көрсетеді. Біз, өркениетті адамдар, бұл жою процесін болдырмау үшін қолымыздан келгеннің бәрін жасаймыз: ақыл-есі кем адамдарға, мүгедектерге және науқастарға арналған баспана жасаймыз, кедейлерді қолдайтын заңдар шығарамыз, және біздің дәрігерлер әрбір адамның өмірін соңғы мүмкіндікке дейін құтқаруға тырысады.Вакцинация кішкентай шоқтардан қайтыс болған жүздеген өмірді сақтап қалды деп санауға негіз бар. Сондықтан өркениетті қоғамның әлсіз мүшелері көбейе береді. Жануарларды өсірумен айналысатын кез-келген адам адамзат үшін өте зиянды екеніне күмәнданбайды.“.

Шабақтарда адамзаттың моделі

Бір қызығы, экспериментте растау мүмкін болды. Мұндай эксперимент – іріктеуді қоспағанда – Кондрашов пен оның әріптестері 15 жыл бұрын құрылған. Олар қазіргі заманғы адамның өмір сүру жағдайларын дрозофила ұшында модельді. Жартастың жұптары – ерлер мен әйелдер – «коммуналдық» қоныс аударумен бірге болғандықтан, басқа шоқылармен тамақ үшін бәсекелеспеген жеке «пәтерлер» – сынақ құбырларына орналастырылды. Жұптар ұрпаққа ие болды, ал биологтар личинкалардың арасында бәсекелестікті жоюға арналған жұмыртқаның санын шектеді. Шырындардың әр «отбасынан» жас ер адамдар мен әйелдер алынды, араласып, жаңа «жеке пәтерлерге» араластырылды. Таңдауды алып тастау бәсекелестің жоқтығынан көрінді және әрбір жұп, оның генотипіне қарамастан, ұрпақтың бірдей санын әкелді. Және де 30 ұрпақ үшін.Әрбір 10 ұрпақ, ғалымдар личинкалардың фитнесін бағалады – қатал жағдайда азық-түлік үшін олардың бәсекеге қабілеттілігі. Нәтиже – эксперимент кезінде (30-дан астам ұрпақ), личинка фитнесс екі есе артық. Зерттеушілер бір ұрпақтың есебінде 2% -ға төмендеді. Алексей Кондрашов табиғатта зертханаға қарағанда әлдеқайда азайтатынын айтты. «Мен осы экспериментті қайталап, оны кемінде 100 ұрпаққа созғым келеді, өйткені 100 ұрпақтан кейін барлық шоқтар өледі деген болжамдар бар.“.

Жақын болашақта ғалымдар адамның геномымен не болып жатқанын көре алады деп үміттенеді. «1000 геномның» жобасы аяқталған кезде, оларда мутациялармен салыстыруға болатын 1000 қолмен жеке геномды (генотип) болады. Ал он жыл ішінде бұл геномдар миллиондаған болады. «Теріс іріктеу бірнеше тәртіппен позитивтен артық. Демек, біраз уақыттан кейін, оң іріктеуге байланысты, бізде үлкен бас және кішкентай қол, біз бәріміз өте ақылды боламыз және тағы басқалар.– дейді Алексей Кондрашов, бірақ біздің денсаулығымызға не себеп болады, дегенмен, он жылдан кейін бұл мәселеге неғұрлым нақты жауап беруге болады, өйткені біз адам санының өзгеруін сандық бағалауға болады.

Соңғы әке болу қаупі туралы

Біз генетика бойынша есептелген адамдағы мутацияның жылдамдығы 10-ға жуық екенін қайталаймыз-8 Нуклеотидтің әрбір генерациясы. Бірақ ерлер мен әйелдер өздерінің балаларының мутациясына әр түрлі үлес қосқаны қызық. Атап айтқанда, бала анасынан гөрі әкесі бірнеше рет мутация алады. Бұл айырмашылықты бірінші көрсеткен ағылшын генетикі Джон Бурдон Сандерсон Хулдаин (Джон құмссон халданмен айналысады), эволюция синтетикалық теориясының авторларының бірі. Ол гемофилия генетикасын зерттеді – қан ұйығымен көрсетілген тұқымқуалайтын ауру. Гемофилияға жауапты ген X хромосомасында екендігі белгілі. Сондықтан осы генде ақаулы Х хромосомасын алып жүретін әйелдер гемофилиядан зардап шегеді, өйткені олар оны жұптасқан Х хромосомасында қалыпты генмен өтейді, бірақ олардың Х хромосомасы аурумен бірге ұлдарға беріледі. Бірақ бұл мәселе мутация қай жерде пайда болады,әйел немесе ер жынысты жасушаларында? Халдене екі нұсқаны да қарастырып, олардың ықтималдығын салыстыра отырып, гемофилиядағы мутациялардың көпшілігі еркек ұрық жасушаларында пайда болған деген қорытындыға келді. Әйел тасымалдаушы бұл мутацияны әкесіден алады және оны ауырып жатқан ұлына жібереді.

Кейінірек зерттеушілер Х-хромосомалық гендермен байланысты бірнеше тұқымқуалайтын ауруларды талдады, мысалы, эндокриндік неоплазия, акроцефалосиндания сияқты. Көптеген жағдайларда мутация бірінші кезекте еркек хромосомада пайда болды. Джеймс Crow жазғандай (Джеймс Ф. PNAS, 1997 ж.), Жоғары приматтарда, соның ішінде адамдарда, әйелдер мутацияларына қарағанда орташа бес есе көп мутация бар.

Бұл теңсіздіктің себептері ерлер мен әйелдердің жыныстық жасушалары әртүрлі жолмен қалыптасады. Жұмыртқалардың предшественники әдеттегі жасушалық бөлінуден өтеді (митоз) эмбрионалды кезеңде ғана. Қыз жасөспірімнің басында, қалпына келтіру бөліміне, майозға кіріп, жұмыртқаны (екінші реттік ооциттер) қалыптастыратын, жетілмеген ооциттердің (бірінші кезектегі ооциттер) дайын дайындаумен туылды.Сперматозоидтар – сперматогонияның предшественники – жыныстық қатынастан бастап кәрілікке дейін митоздық бөлінеді. Нәтижесінде жұмыртқа 25 митоз арқылы өтіп, миозда аяқталатын болады, ал миоздың алдында ұрықтың өтетін митоздар саны адамның жасына байланысты болады: егер 18 жаста болса, ол шамамен 100 митоз, ал егер ол 50 болса, онда шамамен 800 митоз. Неғұрлым көп жасушалық бөлінулер, ДНҚ-ның көбеюі соғұрлым көп мутациялар.

Осыдан кейін баланың әкеден алатын мутацияларының саны әкесінің жасына көп әсер етеді. Бұл қорытынды жаңа емес. Алексей Кондрашов түсіндіргендей, Вильгельм Вайнберг алдымен оған келді (Вильгельм Вайнберг), неміс дәрігері, халық генетикасының негізгі заңын ашатындардың бірі (Hardy-Weinberg заңы). Бірақ қазір бұл үлгіні тікелей зерттеу арқылы растауға болады, өйткені геномды реттеп, мутация санын санауға болады. 2012 жылғы тамызда Табиғат Исландия ғалымдары мақаласын жариялады (бірінші автор – Августин КонгАвгустин Конг)), онда 78 отбасының толық геномдық талдауының нәтижелері сипатталған. Әрбір отбасы әкесі, анасы және баланың геномын реттеді. Оларды бір-бірімен салыстырып, олар баланың қанша жаңа мутациясын алғанын есептеді.Анамнан оның жасына қарамастан, орташа есеппен 15 мутация алынды. Ал әкесі – жасына байланысты: 20 жасқа толғанда, 40 жаста болса – 40, ал 50 жасында – 85 мутация болса. Яғни, әр жыл сайын әкесі өмірге екі жаңа мутация қосады. Жұмыстың авторларының қорытындысы: баланың туылуын кейінге қалдыруды кейінге қалдырған ер адамдар өздерінің өмірлік жоспарларын қайта қарауы керек. Дәл қазір әлемде кейінгі әке болу үрдісі байқалады. Егер 2004 жылы әкелердің орташа жасы 35 жыл болса, 2007 жылы ол 40 жасқа жетті. Әрбір оныншы туылған сәби 50 жастан асқан.

Неғұрлым көп мутациялар, олардың арасында зиянды, аурулармен байланысты. Кейбір зерттеулерде кейіннен әке болу балаға неврологиялық және психикалық ауру қаупі төніп тұрғанын дәлелдейді. Осылайша, Квинсленд Брейн Институтында алынған деректерге сәйкес, 50 ​​жастағы әкелердің балалары 20 жастағы әке балаларына қарағанда шизофрения мен аутизмден екі есе көп зардап шегеді. Ғалымдар тышқандар бойынша экспериментте ескі ерлердің ұрпақтарында шизофрения мен аутизммен байланысты адамдарға гендерді мутациялағанын көрсетті. Тель-Авив университетінің зерттеушілерінің айтуынша 55 жас және одан жоғары жастағы әкелер бес есе жоғары Даун синдромымен балаға ие болуы мүмкін,балада манико-депрессиялық психоздың пайда болу қаупі 37% -ға артады, ал кейінгі 10 жылда балада шизофрения қаупі 30% артады. Үш жыл бұрын жарияланған мақалада Табиғат, ата-анасының жасына қарсы баланың когнитивтік көрсеткіштерінің графиктерін көрсетеді. Баланың ақыл-ойы үшін 20 жасқа дейін жас анасы да қажет емес, одан кейін оның жасында іс жүзінде бұл деңгейге әсер етпейді. Бірақ әкесінің жасына қарай баланың танымдық өнімділігі төмендейді: егер әкесі 60 жаста болса, онда 20 жастағы әкеге қарағанда баланың күтілетін ақыл-ой дамуы 5% төмен. Нәтижелерге сенуге болады, себебі олар өте үлкен үлгіде – 30 мыңнан астам баладан алынды. Қарт әкесі жасқа қарағанда балаға 60 қосымша мутация береді, Кондрашов көрсетеді. Және бұл зияткерлік қабілеттерін шамамен 5% -ға азайтады. Мүмкін, біраз, бірақ тұтастай халық үшін жалпы кішігірім ақаулар үлкен, бірақ сирек ақаулардан әлдеқайда нашар. Адамдарда әлсіз мутацияға қарсы іс жүзінде ешқандай таңдау жоқ, олар, әрине, балалар санына әсер етпейді. Нәтижесінде олар халықта жиналады.

Сұрақ туындайды: Даун синдромы туралы – қосымша хромосоманың салдары – біз білетініміздей, ананың жасына қарай өсуі мүмкін бе? Миоздың соңғы бөлімі кезінде хромосомалық емес функцияның пайда болу себебі, әйтпесе, Алексей Кондрашов жауап береді. Естеріңізге сала кетейік, бұл бөлімше әйелдің ересек денесінде болған. Бірақ бұл сперматозоидте болуы мүмкін, және Даун синдромының белгілі бір мөлшерін анасынан емес, әкесінен: Жақында жарияланған мақалада 90 адамның жеке сперматозоидтары пайда болды және олардың екеуі анеуплоид болып шықты – олар қосымша хромосоманы алып шықты, сондықтан бұл барлық уақыттарда жүреді, тек біз оны көрмейміз, себебі әдетте бұл ұрық жасушалары ерте кезеңде өледі ».

Мәселен не істеу керек?

Бұл мәселені қалай шешуге болады, ең алдымен ол этикалық мәселелерді қозғайтындықтан қиын мәселе. «Мен негізінен қандай да бір ұсыныс бергім келмейді, өйткені этикалық мәселелерде ғалымдарда ешқандай арнайы білім жоқ – – дейді профессор Кондрашов. – Мен фактілерді білемін, жақсы, нашар, басқа адам сияқты білемін немесе білмеймін ». Жасанды іріктеуді қолдану – бұл фашизм, ал нацистік Германияда шамамен 400 мың адамды мәжбүрлеп зарарсыздандыру адамзатқа қарсы қылмыс деп танылады. Тағы бір мәселе – бұл тұқым қуалаушылық ауруымен балаға жол бермеуге мүмкіндік беретін генетикалық кеңес беру, бірақ бүгінгі таңда олардың ең қиындары осы жолмен қиылуы мүмкін. Болашақта баланың бәрі туралы, оның ақыл-ойы мен өмір сүру ұзақтығы туралы білетіні сөзсіз.

Мүмкін, Кондрашовтың пікірінше, біз бір кездері зиянды мутациядан геномды «тазартуға», оны «мінсіз мемлекетке» қайтаруды үйренеміз: «Қазір бұл қиял сияқты көрінеді, бірақ 50 жыл бұрын және екі мың долларға секвенирование фантастикалық көрінді». Оның айтуынша, адамзат осы мәселеге жақын арада шығады және оны қандай да бір жолмен шешуге мәжбүр болады. Ал әзірше сіз балаңызды кеш әке болу қаупінен құтқара аласыз – ер адамдар жас кезінде жас ұрықтарын қатырып, қажет болғанда оны пайдалана алады. Өмір бойы «мәңгілік жас» әкелер болу керек.


Like this post? Please share to your friends:
Leave a Reply

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: