Гены и наследственность

Самое важное свойство генов - их способность передаваться неизменными от поколения к поколению. Однако если бы гены оставались неизменными на протяжении всей истории развития жизни на Земле, невозможна была бы эволюция.

Изменения в генетическом материале действительно происходят. Впервые ими заинтересовался Чарльз Дарвин. Он назвал их «спортами». В 1901 году был введен новый термин для обозначения генетических изменений. Французский ученый Де Фриз назвал их «мутациями». Мутация - это случайно возникшее стойкое изменение генотипа, затрагивающее хромосомы или отдельные гены.

В зависимости от характера изменений в структуре генетического материала, особенностей их передачи потомкам и клинических проявлений все формы наследственной патологии человека разделяют на несколько групп:

1. генные болезни;
2. хромосомные болезни;
3. болезни с наследственной предрасположенностью.

Генные болезни

Генные болезни обусловлены мутациями в отдельных генах и связаны с появлением патологических признаков в фенотипе человека. Эти заболевания в свою очередь также подразделяются на три подгруппы в зависимости от типа наследования.

Аутосомно-доминантное наследование заключается в том, что измененный ген, связанный с аутосомой, при передаче его потомству проявляется всегда. При этом родословные схемы характеризуются рядом особенностей: наследование патологического признака в семье идет в каждом поколении (так называемое «наследование по вертикали»); лица мужского и женского пола наследуют признак с равной вероятностью; признак обнаруживается у детей с вероятностью 50% (половина потомства).

Аутосомно-рецессивное наследование возможно в том случае, если от предков потомству передается два рецессивных (не проявляющихся при наличии другого, доминантного гена) гена. При этом появление больных детей чаще всего наблюдается в браке двух здоровых родителей. Для таких родословных характерно:

1. наследование с пропуском поколений (так называемое «наследование по горизонтали»);
2. лица и мужского, и женского пола наследуют этот признак с одинаковой частотой;
3. в браке родителей с генотипами, имеющими рецессивный и доминантный признаки, заболевание наследуется детьми с вероятностью 25% (четверть общего числа потомства);
4. с увеличением количества родственных браков в семье возрастает частота обнаружения патологии среди детей.

Наследование, сцепленное с половыми хромосомами, определяется тем, что мутантный ген расположен в Х- или Y-хромосоме. При этом Х-хромосома мужчины (46ХY) наследуется только дочерьми, а его Y-хромосома - только сыновьями. Дети женщины (46ХХ) как мужского, так и женского пола наследуют одну из ее двух Х-хромосом с равной вероятностью. Измененные гены Х-хромосомы могут быть как доминантными (тогда они проявляются в каждом поколении: от матери - всем детям, а от отца - только дочерям), так и рецессивными (носители признака - все особи мужского пола и половина лиц женского пола). При передаче признака, сцепленного с Y-хромосомой, он наследуется только по мужской линии (от отца - сыновьям).

«Царская болезнь»

Классическим примером наследования гена, сцепленного с полом, является заболевание гемофилией. Ген, определяющий синтез одного из ферментов, участвующих в свертывании крови, располагается на Х-хромосоме 23-ей пары. Данный ген существует в двух вариантах: доминантном нормальном и рецессивном гемофильном. Женщина, у которой имеется ген гемофилии, будет здоровой, так как действие этого гена будет подавляться вторым доминантным нормальным геном. У мужчины нет дублирующего гена, так как у него только одна Х-хромосома, поэтому нет «прикрытия» в виде доминантного гена - мужчина будет гемофиликом.

У родителей с нормальной свертываемостью крови могут родиться сыновья-гемофилики, если мать гетерозиготна по этому признаку (т.е. является носителем гемофилии, но сама не болеет). При этом 50% мальчиков будут здоровыми, а у 50% будет гемофилия. Все девочки будут здоровыми, но половина из них будет носителями гена гемофилии. Сам собой возникает вопрос, что происходит, если в двух Х-хромосомах женщины появляется два гена гемофилии? Оказалось, что женщины не страдают гемофилией, так как в гомозиготном состоянии этот ген летален (развитие зародыша прекращается на ранней стадии). Было исследовано несколько случаев, когда в браке состояли мужчина-гемофилик и женщина-носитель. В теории половина их дочерей должна была страдать гемофилией, но все дочери были здоровы.

Одним из наиболее документированных примеров наследования гемофилии является родословная английской королевы Виктории, которая была гетерозиготной по гену гемофилии и передала его по наследству большому числу потомков, в том числе младшему сыну нашего последнего царя.

Понимание совместного наследования пола и гемофилии у людей появилось еще много столетий назад, до открытия генов. Так, например, евреи описывали случаи смерти мальчиков при обрезании от обильного кровотечения, связанного с гемофилией, за несколько столетий до нашей эры. Доказательством того, что они установили тот факт, что мальчики получают болезнь от своей матери, а не от отца, является запись в Талмуде, где указывалось: если у женщины два первых сына погибли при операции, то третьего мальчика разрешалось не обрезать, даже если у женщины уже был другой муж. Если же у мужчины первые два сына погибли при этой операции, то его сыновья от другой жены обязаны были подвергаться обрезанию.

Гемофилия А

Частота данного заболевания, которое связано с наследственной передачей патологической Х-хромосомы, составляет приблизительно 1 случай на 10 тысяч новорожденных младенцев мужского пола.

Патологический ген гемофилии А приводит к дефициту белка, называемого фактором VIII и являющегося важным элементом процесса свертывания крови. При отсутствии достаточного количества этого белка в крови есть основания опасаться неконтролируемого кровотечения. Степень кровоточивости у людей, страдающих гемофилией А, неодинакова, но обычно заболевание сопровождается продолжительным и сильным кровотечением после удаления зуба, ушибов и травм.