Почему мы не похожи друг на друга

Очерки о биологической индивидуальности

Белки тканевой несовместимости отличают каждого из нас от окружающих и от всех живущих на планете людей. Чем же мы отличаемся друг от друга, в чем причина этой несхожести?

Этот сайт рассказывает о новейших исследованиях и намечающихся перспективах в расшифровке многих секретов биологической индивидуальности организмов.

 

Атлас генов человека

Успехи современной генетики выдвинули на повестку дня казавшийся еще вчерасфантастическим проект:  исследование генома человека. Геном - это комплект полных «инструкций», для построения человека, записанный на языке ДНК в 23 парах хромосом. Каждый носит две копии этих инструкций в любой клетке своего тела. Один ген - это рецепт для синтеза одного белка. Каждый белок выполняет свою специфическую функцию. Одни включают или выключают иные гены, другие служат катализаторами химических реакций, третьи образуют кости или переносят нервные импульсы. Гены человека контролируют все процессы - от рака до старения.

Для идентификации генетических отличий и построения карт хромосом (картирования генов) используются новейшие методы молекулярной генетики. Один из них нам уже известен - расчет подвижности молекул ДНК в электрическом поле. Гены бывают различной величины - от 50 тыс. до 1 млн. пар оснований. Последние - это четыре главные «буквы» ДНК. Чем крупнее фрагмент ДНК, тем медленее он движется в направлении к положительному электроду (все молекулы ДНК несут отрицательный заряд). Метод электрофореза позволяет определить, на каком расстоянии друг от друга располагаются совокупности генов, отдельные гены или даже частицы гена. Длина всего генома человека 3,5 млрд. оснований.

Другой новый метод генетического анализа - изучение так называемого полиморфизма длины рестрикционных фрагментов (ПДРФ). При этом ДНК любой клетки разрезают особыми ферментами (рестрикционными эндонуклеазами) в строго заданных местах. Исследуют нормальные генетические участки и те, которые возникли под влиянием мутаций. Последние могут различаться по длине, так как в них изменилось соотношение генов. С помощью ПДРФ можно обнаружить единственную точечную мутацию, в том числе и ту, которая обусловливает наследственное заболевание. Точность анализа очень высока: в результате мутации может изменяться лишь одно аминокислотное основание, но вся остальная цепочка ДНК остается прежней. С помощью ПДРФ можно составить ориентировочную карту генома, после чего подробнее исследовать наиболее интересные участки ДНК.

Новые методы исследования человеческого генома позволяют не только проникнуть в удивительный мир индивидуальности организма, но и изучить причины ряда наследственных недугов. Так, лишь в последние годы были открыты гены, ответственные за патологические явления при болезни Дауна. Это тяжелое врожденное заболевание впервые было описано английским врачом Дж. Дауном в 1886 г., подметившим, что у некоторых умственно отсталых людей одновременно отмечаются характерное изменение лица, искривление костей рук, малый рост и слабая мускулатура. Позже оказалось, что у таких людей также часто бывает врожденный порок сердца и заболевание глаз. Причины болезни Дауна долго оставались непонятными. И только недавно с помощью анализа ПДРФ было показано, что это страдание связано с трисомией по 21 хромосоме и нарушением нормального расположения генов в этой области.

С помощью анализа ПДРФ обнаружены также генетические признаки многих других врожденных заболеваний человека, а их сегодня насчитывают 3500, и некоторых болезней, в которых наследственная предрасположенность может играть важную роль. Генетические тесты основаны на анализе отдельных клеток, в частности лейкоцитов. Поэтому капля крови может рассказать исследователям о многих скрытых дефектах организма. Ученые рассчитывают, что в самое недалекое время им удастся определить (или, как выражаются генетики, картировать) большую часть из 3000 генов (всего у человека приблизительно миллион генов), дефекты которых приводят к заболеваниям.

Есть основание думать, что имеется целая группа генов, ответственных за заболевания крови. Изучены некоторые гены, являющиеся причиной высокого содержания холестерина, опасных для организма концентраций жира, повышения кровяного давления. Генетические тесты обладают высокой точностью, с их помощью удается прогнозировать увеличение содержания того же холестерина с вероятностью до 90% (с помощью обычных биохимических реакций не более 20%).

Хромосомная локализация посредством ПДРФ позволяет предсказать одну из форм маниакально-депрессивного психоза, когда изменения затрагивают единичные генетические участки, хронический грануломатоз, поликистоз почек у взрослых, мышечные дистрофии. В скором времени ученые предполагают установить причину предрасположенности к юношескому диабету, при котором люди пока обречены на постоянные инъекции инсулина. Заболевание происходит, когда человек наследует один или несколько генов болезни, а «стартовым выстрелом» служат инфекции, токсические вещества или нарушения в иммунной системе. Если предсказание болезни окажется точным, то лечение может оказаться успешным в самой ранней фазе ее развития или даже до появления клинических симптомов.

Анализ генетических повреждений возможен еще до рождения с помощью исследования клеток крови родителей или плода. Редкое неврологическое заболевание - болезнь Хантингтона, или склонность к развитию некоторых опухолей кожи, передается ребенку, даже если лишь у одного из родителей есть дефектный ген. Серповидноклеточную анемию можно обнаружить на ранних стадиях беременности, так как измененный мутацией ген связан с пигментом красных клеток крови - гемоглобином.

Биологи говорят: гены - это еще не судьба. Известно, что злокачественная меланома (рак пигментных клеток кожи) возникает из родинок и часто бывает распространена среди членов одной семьи. При предрасположенности к меланоме родинки имеют некоторые особенности, они отличаются более крупными размерами и бывают разной расцветки и неправильной формы. Но при наличии таких генов развитие болезни не фатально. Простейшие профилактические рекомендации - избегать действия прямых лучей и ожогов уже хорошо оправдывают себя.

Вероятность заболеваний сердца зависит как от наследственности, так и от условий жизни. Если человек унаследовал предрасположенность к повышенному содержанию в крови холестерина, то важно заниматься физическим трудом, следить за диетой с ограниченным содержанием насыщенных жиров. И тогда угроза болезни отступит. Несомненно, что настанет время, когда с помощью суперкомпьютера будет создан каталог всех генов человека, сложный набор перекрещивающихся фрагментов ДНК, будет определена локализацией генов и маркеров - генетическая карта индивидуума. И тогда биологи скажут людям, как им жить со своими генами и как можно изменить даже неблагоприятную наследственность.