Все многообразие живых организмов состоит из клеток. Клетка — это структурная и функциональная единица всего живого, производящая (строящая, синтезирующая) белки. Точное число белков, необходимое для нормальной жизнедеятельности клетки, неизвестно, но установлено, что оно достигает многих сотен тысяч. Нельзя найти двух людей, за исключением однояйцевых близнецов, имеющих полностью одинаковые белки. Белки состоят из 20 аминокислот: аланин, глицин, глютаминовая кислота, гистидин, глютамин, аспарагин, валин, лейцин, изолейцин, метионин, аргинин, лизин, треонин, тирозин, триптофан, фенилаланин, аспаргиновая кислота, серии, пролин и цистеин. Каждая молекула белка представляет собой цепь чередующихся в определенном порядке вышеперечисленных аминокислот, число которых может достигать шести — семи сотен.

В организме человека белки выполняют разнообразные функции. Из белков и их составных частей формируются ферменты, которые способствуют осуществлению множества реакций, протекающих в каждой клетке. Белки могут действовать и как гормоны.

При рассмотрении клетки в обычный световой микроскоп видно, что границы ее, благодаря наличию оболочки, четко очерчены. Часто в клетках заметно ядро (рис. 5, 6), также имеющее оболочку. В некоторых клетках ядра не видно, но различаются структуры, названные хромосомами. Основной структурный материал хромосом (90 % массы) — дезоксирибонуклеопротеид (ДНП), то есть комплекс, состоящий из белка и ДНК. Отдельные участки хромосом, ответственные за проявление определенных признаков, называются генами.

Хромосомы есть во всех клетках без исключения. Однако наблюдать их с помощью микроскопа можно только в том случае, если они сжаты, спирализованы, плотно упакованы. В период деления клетки ядерная оболочка растворяется, а хромосомы укладываются в спираль, хорошо окрашиваются специальными красителями и становятся видимыми в световой микроскоп. Далее хромосомы располагаются по экватору клетки, делятся и расходятся к разным полюсам. Делится и цитоплазма. Хромосомы вновь деспирализуются (раскручиваются) и образуют ядерную оболочку. Так из одной материнской клетки образуются две дочерние, совершенно одинаковые. Интересно, что количество ДНК в новых клетках не уменьшается, а остается прежним, так как до начала деления происходит его удвоение (репликация). Такое удвоение получило название митоза.

Наследственные изменения (мутации) организма обусловлены разными темпами изменений генетического материала независимо от рекомбинации генов в мейозе.

Мутации бывают генными, хромосомными и геномными. Первые возникают в результате выпадения одного основания в молекуле ДНК, вставки дополнительного основания и замены одного другим. В настоящее время твердо установлено, что генные мутации происходят в периоды удвоения структуры ДНК (репликации) и работы генного материала, когда снимается копия с генов или целого блока генов (транскрипция). В этом случае двойная спираль ДНК также локально расплетается. Именно в процессе репликации и транскрипции основания (нуклеотиды) оказываются наиболее доступными для химических соединений, которые модифицируют их, что и приводит к ошибкам репликации, или, как их еще называют, ошибкам спаривания. В результате меняется очередность нуклеотидов в ДНК дочерних клеток по сравнению с материнской.

Как уже упоминалось, в клетках человека содержится 46 хромосом, собранных в 23 пары (в каждой паре по одной хромосоме от каждого родителя), которые, в свою очередь, условно делятся на блоки А — G. Двадцать две пары называются аутосомными. Они одинаковы по размеру и обязательно присутствуют во всех клетках как мужчины, так и женщины. В двадцать третьей паре хромосомы не одинаковы по размеру. Эти хромосомы определяют пол в поэтому называются половыми. Генотип женщины содержит две хромосомы XX, а мужчины — XY (рис. 8). Одну из них, крупную, называют Х-, а другую, меньшую,— Y-хромосомой.

Формы и размеры хромосом человека различны. Каждая из них имеет перетяжку (центромеру), которая делит хромосому на две части (плеча). В зависимости от расположения центромеры различают три типа хромосом: метацентрические (центромера расположена в центре хромосомы и оба плеча хромосомы одинаковы по длине); субметацентрические (центромера расположена не в центре хромосомы, одно плечо несколько больше другого); акроцентрические (центромера расположена на конце хромосомы, одно плечо длинное, а другое очень короткое).

Флуоресцентный метод окраски Y-хромосомы подтвердил наличие мужских 44 + XY-хромосом у женщин с синдромом тестикулярной феминизации. Необходимо отметить, что этот синдром описан в клинической медицине задолго до XX века и диагностировался чаще всего при тщательном обследования или при оперативном хирургическом вмешательстве. В настоящее время, когда стало известно, что внешне нормальные женщины — носительницы синдрома тестикулярной феминизации — имеют XY-, а не ХХ-хромосомы, возможен массовый скрининг (обследование) этого заболевания.

Чаще всего носителей хромосомных аномалий обнаруживают врачи-педиатры среди детей, так как их внешний вид и развитие резко отличаются от нормального уровня. Однако этого нельзя сказать об указанном выше синдроме тестикулярной феминизации. Видимо, причина здесь в том, что в данном случае имеется сбалансированный и нормальный хромосомный набор мужчины.

К настоящему времени описаны различные аномалии половых хромосом. Это синдром Шерешевского — Тернера (кариотип состоит из 45 хромосом Х0), Клайнфельтера (47 хромосом XXY), трисомии X (47 хромосом XXX), тетрасомии X (48 хромосом ХХХХ) и другие, которые встречаются гораздо реже (табл. 1).

Больные с синдромом Шерешевского — Тернера имеют характерный фенотип: наличие крыловидной шейной складки, низкий рост, задержка полового развития, аменорея, бесплодие. Сейчас известно, что ряд больных с этим синдромом представлен мозаиками. Так, например, описаны больные с набором хромосом 45Х/46Х (изохромосома) или 45Х/46ХХ.

Частота синдрома Шерешевского — Тернера среди новорожденных небольшая (1 из 2500), однако среди спонтанно абортированных эмбрионов она значительна, так как при хромосомном наборе 44 + ХО эмбрионы имеют пониженную жизнеспособность.

В качестве примера аномалий аутосом чаще всего приводится синдром Дауна. Эта тяжелейшая болезнь встречается часто и в относительных цифрах составляет 1 из 500—600. Больной с названным синдромом имеет непропорционально маленькую голову, узкие глазные щели, плоское лицо и резко выраженные признаки умственной отсталости. Кроме того, у 40 % больных синдромом Дауна наблюдаются различные пороки сердца. Генетически все эти проявления связаны с наличием у больного одной лишней хромосомы — 21-й. Иными словами, пациент имеет во всех клетках, включая половые, не 46 хромосом, как в норме, а 47 (рис. 9).

Сколько генов у человека? Теоретические расчеты показывают, что у человека вся генетическая программа состоит примерно из 3,5 миллионов пар генов. К 1978 году описано около 3 тыс. генов и изучен характер их наследования. Оказалось, что 1489 генов — аутосомно-доминантные, 1117 — аутосомно-рецессивные и более 200 генов локализовано в Х-хромосоме (табл. 6). Конечно, изучено еще мало. Но в настоящее время ежегодно описывается до десяти новых генов.

Для реализации свойств и функций организма «работают» все гены, но не одновременно. Здесь существует определенный жесткий порядок, последовательность, которая также находится под генетическим контролем. О том, что не все гены начинают «работать» сразу после рождения, свидетельствует следующий факт: примерно 1,5% новорожденных имеют генную отягощенность (неполноценность). В процессе жизни (онтогенеза) обнаружится еще довольно много заболеваний, связанных с неполноценностью генов, которые начинают «работать», «выйдя на фенотип» через генные продукты — информационные РНК, неполноценные ферменты и т. д.

Для установления наследственной природы заболевания используется клинико-генеалогический метод (генеалогия — родословная). Один из первых этапов изучения генетики наследственного заболевания — выявление больного и составление его родословной. При составлении родословных используются определенные символы (рис. 13). (Далее этими символами будем пользоваться при изложении графического материала.) Ученого-генетика интересует, имел ли кто-либо из родственников больного данное заболевание или оно появилось впервые? Такая постановка вопроса — не праздное любопытство. Ученому необходимо выяснить, что проявилось у больного — новая мутация или старый ген? В зависимости от того или другого прогнозируется риск заболевания потомства не только у пораженного члена семьи, но и у его родственников. Если установлена мутация, то генетик пытается выявить факторы, обусловливающие ее возникновение, для профилактики появления данного заболевания у других членов семьи.

При изучении родословных, составленных для некоторых заболеваний, можно установить, что болезнь передается от одного из родителей к детям на протяжении нескольких поколений. Одним из первых наследственных заболеваний человека, описанных в литературе, были брахидактилия (короткие пальцы), синдактилия (сросшиеся пальцы) и полидактилия (добавочные пальцы) (рис. 14—16). Эти признаки имеют аутосомно-доминантный характер наследования.

Известно более 200 генов (доминантных и рецессивных), сцепленных с Х-хромосомой, то есть локализованных в ней. Многие из них обусловливают появление наследственных болезней (гемофилия, мышечная дистрофия и др.) (рис. 21).

У женщин аномальный ген может находиться в одной (гетерозигота) или обеих (гомозигота) Х-хромосомах, у мужчин — только в одной Х-хромосоме. Наиболее широко распространено заболевание, обусловленное геном, сцепленным с Х-хромосомой и имеющим рецессивный характер наследования,— гемофилия (несвертываемость крови) (рис. 22). В данном случае ген имеет полулетальное значение, что, как правило, приводит к гибели ребенка в раннем возрасте. Долгое время считалось, что этим заболеванием страдают только мужчины. Однако оно встречается и у женщин, хотя и крайне редко, и обусловлено наличием аномальных генов в обеих Х-хромосомах.

Выше мы рассмотрели группу наследственных заболеваний, причиной которых является наличие в генотипе человека мутантных генов, обусловливающих данные дефекты. Однако эта группа отклонений невелика и составляет примерно 6—8 % от общего числа болезней, которыми страдает человек. Наиболее часто встречаемые болезни — с наследственным предрасположением (90—92 %). Это сахарный диабет, сердечно-сосудистые и аллергические заболевания, атеросклероз, язва желудка и двенадцатиперстной кишки, ревматизм, шизофрения, врожденные пороки развития и др. При перечисленных болезнях из поколения в поколение передается предрасположенность к определенному заболеванию.

Наследственные заболевания — одна из основных причин смерти новорожденных. Наиболее часты врожденные аномалии опорно-двигательного аппарата, нервной и сердечно-сосудистой систем, выявляемые в первый год жизни ребенка (в США в среднем у 3 % детей). До 14-летнего возраста врожденные аномалии в разных странах занимают второе или третье место среди причин детской смертности.

Сахарный диабет — широко распространенное заболевание. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), в настоящее время сахарным диабетом болеют более 30 миллионов человек (около 4,5 % населения промышленно развитых стран) и, более того, наблюдается тенденция к увеличению этого заболевания. При сахарном диабете в большей мере чем при других заболеваниях сохранение здоровья зависит от образа жизни человека. Больной и его родственники должны иметь полную осведомленность о своей болезни, остроте течения, возможных осложнениях, лечении, режиме повседневной жизни.

Исследования последних лет показали, что сахарный диабет — аутоиммунное заболевание, то есть отличается аутоиммунной реакцией на собственные бета-клетки, которые вырабатывают инсулин. Аутоантитела удается обнаружить у лиц, предрасположенных к диабету, еще за 7 лет до появления симптомов болезни. Таким образом, найден ранний маркер диабета. Если вовремя будет поставлен диагноз, то применением циклоспорина, останавливающего аутоиммунную реакцию в организме, можно не допустить возникновения болезни. Лечение циклоспорином позволило прекратить инъекции инсулина в одном случае у 25 % больных (из 188), а в другом — у 67 % (из 40).

Существует мнение, что наследственность является одной из главных (если не самой главной) причин высокой смертности при болезнях сердца и сосудов, нарушениях обмена веществ и других болезнях крови. Последнее подтверждается тем, что среди братьев и сестер люди с врожденными аномалиями сердца встречаются в 4—6 раз чаще, чем в популяции в целом. Частота врожденных аномалий сердца составляет 6:1000.

В литературе [Петросян и др., 1971] описаны семейные случаи врожденных аномалий сердца, наследующихся по аутосомно-доминантному типу. Наследственный характер доказан и для синдромов, характеризующихся сочетанием врожденных пороков сердца с аномалиями костной системы (синдромы Хольта — Омара, Льюиса, стеноз аорты с гиперкальцемией, врожденный порок сердца с синдактелией и др.). Установлено, что у больных с хромосомными отклонениями врожденные аномалии сердца, обусловленные нарушением числа хромосом, составляют примерно 1:200.

За последние годы почти во всех странах мира отмечен значительный рост аллергических заболеваний. Статистика показывает, что на долю этих заболеваний приходится более 10%. Причинами их роста являются применение прививок, все возрастающий контакт людей в быту и на производстве с химическими веществами, в том числе рост потребления лекарственных препаратов.

Впервые термин «аллергия» введен в медицину в 1906 году. Он происходит из двух слов: «аллос» — другой, иной и «ергия» — действие, реакция. Иными словами, аллергия — это иная, необычная, реакция организма на агенты различного происхождения — аллергены. Аллергены, в свою очередь — это вещества, способные проникать в организм и вызывать изменения в его обменных функциях. Все аллергены делятся на экзо- и эндоаллергены (или аутоаллергены). Первые попадают в организм извне, вторые образуются в самом организме. Каждый аллерген может содержать от одного до нескольких антигенов А (антигены — чужеродные органические соединения преимущественно с большой молекулярной массой). Как установлено, многие простые химические вещества (бром, иод, хлор и др.) и сложные соединения небелковой природы при попадании в организм могут вызывать аллергию. Однако эти вещества становятся антигенами (аллергенами) только после соединения с белками тканей организма.

Известно, что возникновение и характер течения язвенной болезни во многом зависят от того, насколько внимательно человек относится к своему здоровью, соблюдает режим питания, воздерживается от вредных привычек, таких как курение, прием алкоголя и др. Несоблюдение этих установок, и в первую очередь нерегулярное и некачественное питание, часто является причиной возникновения язвенной болезни, особенно в молодом возрасте. Среди врачей бытует даже такой термин, как «студенческая язва», то есть случаи развития язвенной болезни среди учащихся, питающихся нерегулярно, всухомятку, от случая к случаю.

Однако при одинаковых сопутствующих причинах язвенное заболевание развивается не у всех, а только у незначительной части лиц. Следовательно, существуют люди, подверженные этой болезни в большей или меньшей степени. В 1936 году ученые А. Е. Левин и Б. А. Качур, проанализировав большой материал, впервые обратили внимание на то, что в семьях больных язвенной болезнью последняя встречается значительно чаще, чем в семьях здоровых людей.

То, что питание является одним из важнейших условий для сохранения здоровья, доказывать, видимо, никому не надо. Оно выполняет две задачи: 1 — снабжения организма энергетическим и строительным материалом для постоянного обновления клеток; 2 — выработки гормонов, ферментов и плазмы крови. Питание является правильным в том случае, если по количеству и составу оно удовлетворяет эти потребности организма. А последние определяются тем, что на 1 кг массы человека в сутки необходим 1 г сбалансированного белка. Сбалансированность, в свою очередь, характеризуется наличием незаменимых аминокислот в потребляемом белке. Содержание белка, например, в разных сортах мяса колеблется в пределах 15—20 %. Чтобы человеку массой 80 кг чувствовать себя физиологически здоровым, ему необходимо потреблять в сутки 400 г мяса (80 * 5). К этому, конечно, необходимо добавить около 1 кг овощей и фруктов.

Период вынашивания плода — крайне ответственное время для формирования здорового организма потомства. Установлено, что из 4,5 % детей, родившихся неполноценными, 1,0—1,5 % имеют отклонения, вызванные отнюдь не аномалиями в генах. Причина трагедии здесь в том, что мамы в силу различных причин — незнания, низкой культуры, приверженности вредным привычкам — нещадяще относятся в период беременности к будущему ребенку. Эмбрион часто повреждается лекарствами, используемыми матерью без врачебного надзора. Инфекционные заболевания вирусной природы (желтуха-гепатит, вирус Герпеса-зоостер и др.), перенесенные беременной женщиной, довольно часто приводят к рождению ребенка с различными отклонениями.

На весь мир прозвучали факты применения в Федеративной Республике Германии непроверенных на наследственность лекарств (например, обезболивающего препарата талидомида), приведшие к рождению около 6 тысяч детей-инвалидов (без рук, ног и с другими физическими недостатками). По требованию общественности эти дети собраны в государственные детские дома инвалидов, где их пытаются научить элементарным навыкам ухода за собой.

С давних пор известно, что алкогольные напитки оказывают пагубное влияние на потомство. В последние два десятилетия интерес к генетическим аспектам алкоголизма значительно возрос, и объясняется это тем, что потребление алкоголя в мире все больше распространяется среди молодежи и особенно женщин.

Что же необходимо знать каждому о действии алкоголя на его организм и о возможных последствиях этого действия на грядущие поколения?

Сейчас твердо установлено, что в общей популяции человека встречаются значительные индивидуальные различия в реакции алкоголя на организм. Одни индивидуумы не способны перерабатывать алкоголь, а другие, напротив, могут и даже в больших дозах. Основу такого различия обеспечивает локус (блок генов), образующий фермент алкогольдегидрогеназу. Иными словами, различная реакция людей на потребление алкоголя определяется генетически. У некоторых людей этот локус отсутствует, и они не могут принимать даже минимального количества алкоголя, исчисляемого единицами граммов.

В настоящее время во всем мире курение признано как одна из актуальных проблем, стоящих перед обществом. Во многих странах очень многие молодые женщины подвержены этой весьма вредной для организма привычке. Социологические наблюдения показали, что доля курящих среди молодежи до 25 лет гораздо выше, чем среди более старших категорий населения. Вред от курения настолько очевиден, что борьба с ним стала заботой государств. Тем не менее мало кто знает, что курение приносит громадный ущерб и для будущего поколения.

Цитологические исследования показали, что курение (даже не интенсивное) может вызвать стерильность мужчин и женщин (отсутствие способности к оплодотворению), снижает массу тела новорожденных, приводит к гибели эмбриона и мертворождению. Курение влияет на некоторые биохимические показатели организма. Так, например, под действием никотина увеличивается концентрация магния в сыворотке крови, меняются картина периферической крови и активность ряда ферментов в клетках.

В настоящее время средняя рождаемость в мире невысока — 2 %. Эта цифра означает, что на тысячу жителей приходится 20 новорожденных. В нашей стране в начале 1980-х годов рождаемость была ниже среднемировой и составляла примерно 12 детей на тысячу жителей. В предвоенные же годы (1940 год) этот показатель был гораздо выше — 30 новорожденных на тысячу жителей.

Из приведенных цифр видно, что детей в мире стало меньше, а, значит, родительской любви на каждого ребенка (особенно если учесть увеличение продолжительности жизни современного человека) поприбавилось. В результате успехов научно-технической революции увеличилось количество свободного времени и улучшилось материальное благосостояние родителей, что также положительным образом сказалось на воспитании подрастающего поколения.

Современными психологией, педагогикой, социологией и другими науками, изучающими вопросы формирования человеческой личности, установлено, что около 40 % интеллекта будущего гражданина формируется до трех лет, а остальные 60 % — в течение всей его последующей жизни.

Первые три года жизни ребенка имеют чрезвычайно важное значение, так как именно в это время формируются основные критерии отношения будущего гражданина к окружающим его людям, а также к предметам, ценностям и в целом к миру. Известно, что двух- и трехлетний ребенок задает взрослым, окружающим его, в среднем около пяти — семи миллионов вопросов. Следует учитывать, что разные дети реализуют свою любознательность по-разному.

Печальный факт свидетельствует, что дети есть далеко не во всех семьях. Установлено, что около 10 % браков в мире бесплодны. Еще около 20 % семей не могут иметь детей из-за спонтанных абортов и выкидышей. «Виновниками» бездетности в одинаковой мере могут быть и мужчины, и женщины, однако причины их бесплодия (как клинические, так и генетические) различны. В настоящее время описано несколько десятков наследственных болезней, или синдромов, сопровождающихся мужским или женским бесплодием. Спонтанные аборты у женщин могут быть вызваны целым рядом причин: нарушением хромосом плода или матери, несовместимостью плода и матери по системе групп крови АВ0, гетеро- или гомозиготностью по ряду заболеваний, влияющих на функции воспроизводства, многими наследственными болезнями матери, затрудняющими вынашивание плода в течение беременности и, наконец, различными клиническими нарушениями роженицы. Изучение спонтанных абортов показало, что около 20 % их связано с изменением кариотипа плода, а 5 % — с несовместимостью по системе групп крови АВ0.

Практически каждое пятилетие в мире издается каталог аутосомно-доминантных, аутосомно-рецессивных и сцепленных с полом (в половых хромосомах) наследственных признаков человека. И каждый раз список наследственных болезней человека увеличивается. С чем это связано?

Новые болезни появляются в силу продолжающегося изменения генетического материала (мутационного процесса генов). Повышение наших знаний о биологии человека и совершенствование методов диагностики современной медицины также способствуют «расширению» спектра наследственных недугов.

Заканчивая рассказ об основах генетики человека, наследственных заболеваниях и профилактике их, следует сказать о новых направлениях в лечении генных заболеваний с использованием методов генной инженерии. Это направление медицинской генетики возникло совсем недавно, однако его перспективность не вызывает сомнений. Так, исследования последних лет продемонстрировали возможность эффективной работы генов человека в бактериальной клетке. Генноинженерные работы позволили создать бактерии, которые вырабатывают интерферон — блокатор вирусов, гормон роста, инсулин и многие другие препараты. Эти исследования позволили в ряде стран начать широкую практическую наработку новых лекарств.

Как известно, человечество состоит из трех рас — черной, белой и желтой, между которыми существуют всевозможные переходы. Отдельная раса, в свою очередь, состоит из множества наций.

Примерно 20 лет назад Комитет по национальностям при Организации Объединенных Наций провел интересный эксперимент — исследовал структуру талантливости основных наций планеты (выборки составляли более 1 млн чел.). Оказалось, что ни одна из них не имеет каких-либо преимуществ по этому признаку. А поэтому ни одна из наций не имеет никаких оснований претендовать на приоритетное положение среди прочих народов. По логике, превосходных рас также нет.

Мировой опыт показал, что созданные человеком и применяемые в больших масштабах в народном хозяйстве пестициды наносят всему живому на Земле огромный, пока в полной мере неоцененный, урон. Основной причиной пагубности этих ядохимикатов является общность строения их клеток и генетических программ всей живой материи — от одноклеточных организмов до человека.

Ранее мы указывали, что генетическая матрица всех видов живой материи состоит из одних и тех же четырех оснований, входящих в ДНК, а отличие по конкретным видам заключается только в различной очередности этих оснований в определенных генах, контролирующих признаки. Более того, отдельные гены (около 1000 пар нуклеотидов) кишечной палочки по очередности оснований абсолютно идентичны с геном человека. На протяжении многих миллионов лет природа тщательно отбирала наиболее универсальные генные блоки, и эти «заготовки» одинаково эффективно используются как у бактерий, так и у человека. В таком случае, если гербицид, инсектицид, фунгицид, зооцид, дефолиант и т. д. вредны бактериям, грибам, насекомым и животным, то, исходя из позиций родства всего живого на Земле, этот пестицид не может быть безвреден и для человека.

Яндекс.Метрика Top.Mail.Ru