Невероятные силы людей, полученные благодаря генетическим мутациям. Сила гена: самые интересные и симпатичные генетические мутации

Слово «мутация» звучит пугающе для большинства людей. Медицине известно много генетических заболеваний, которые обременяют носителя психологическими расстройствами, слабоумием. К счастью мутации случаются очень редко, большинство людей благополучно живут полноценной жизнью благодаря «правильному» набору хромосом. Иногда мутации бывают безобидными, наделяя носителя выразительной внешностью.

Зеленые и голубые глаза

Первые люди со светлыми глазами появились всего десять тысяч лет назад. Первобытные люди были кареглазыми. Но в какой-то момент родился голубоглазый младенец с измененным геном HERC2. Функция гена заключается в контроле уровня меланина, который придет окраску радужной оболочке глаз. Случайная «поломка» HERC2 дарит носителю красивый цвет глаз голубых, зеленых оттенков.

Рецессивный ген проявил завидное упорство. Вопреки научным теориям, мутация не исчезла. Со временем люди с голубыми и зелеными глазами стали рождаться достаточно часто, особенно в Европе. Сегодня почти половина европейцев (40%) – обладатели голубых глаз. Зеленоглазые люди встречаются намного реже. На планете только 2% людей с зелеными глазами.

Гетерохромия

Гетерохромией называют генетическое отклонение, при котором у человека глаза разного цвета. Например, один глаз – голубой, другой – карий. Эффект разных глаз объясняется мутацией все того же гена HERC2. Только в этом случае ген ограничивает поставку меланина в радужную оболочку одного глаза, а не двух, как с голубоглазыми людьми.

Современное общество в отличие от дремучего средневековья не приписывает «разноглазым» людям сверхъестественных способностей. Наоборот, их считают привлекательными. Некоторые актеры, модели обладают разными глазами, что нисколько не мешает их профессиональной деятельности.

Гетерохромия может быть врожденной или приобретенной. Иногда она является симптомом таких серьезных заболеваний, как синдром Ваарденбурга или синдром Горнера. В первом случае наступает глухота и косоглазие. Во втором – развиваются воспалительные процессы, которые парализуют часть лица, вызывают опухоль.

Веснушки

Мутация гена MC1R проявляется по мере роста ребенка. Веснушки практически никогда не встречаются у младенцев. Ранее ошибочно считали, что веснушки появляются в результате воздействия солнечных лучей. На самом деле это не так.

Иногда веснушки распространяются за пределы лица, покрывая плечи и верхнюю часть спины. Среди профессиональных моделей часто встречаются привлекательные обладательницы веснушек. Современное общество ценит природную уникальность внешности.

Рыжие волосы

Другой сбой того же гена MC1R подарил миру людей с огненно-рыжими волосами. Если в 16й хромосоме совпадут две рецессивные аллели, то родится рыжеволосый младенец. Вероятность такого совпадения крайне мала. Огненно-рыжей гривой обладают не более 2% населения планеты. Довольно часто ген MC1R «ломается» в сочетании с другими мутациями. Поэтому рыжеволосые люди обладают светлой кожей, кудряшками и зелеными глазами, за которые отвечает совсем другой ген.

Белые пряди

Генетическое отклонение, которое передается по наследству. В медицинских кругах такой сбой поставки меланина к волосистой части головы называют «piebaldism». Пьебалдисм – расстройство доминантного гена SNA12 или с-KIT, которые обладают высокой степенью наследования. Существуют большие различия в проявлении генной мутации.

Важно помнить, что пьебалдисм проявляется с самого рождения. Сам по себе пьебалдисм безвреден и довольно часто белая прядь волос придает внешности особый шарм. Появление белой пряди в зрелом возрасте часто служит симптомом болезни Хиршпрунга, синдрома Ваарденбурга. Примечательно, что клетки, лишенные пигмента, сохраняют способность его вырабатывать.

Дистихиаз

Иногда встречается мутация, при которой на глазных веках растет не один ряд ресничек, а целых два. Мутация получила название «дистихиаз». Она проявляется с раннего детства и легко диагностируется офтальмологом.

Безобидная мутация делает взгляд выразительным. Самая известная обладательница двойного ряда ресничек – Элизабет Тейлор. В детстве она доставляла немало хлопот матери, которую ошибочно упрекали в подкрашивании ресниц маленькой дочери. Пышный ряд ресниц служил достойным украшением васильковых глаз, что говорит еще об одной мутации Элизабет Тейлор.

Людям, в отличие от животных, двойной ряд ресниц не доставляет неудобств. Иногда «запасные» реснички прорастают перпендикулярно основным, травмируя слизистую оболочку глаза. Человек испытывает сильную боль при моргании, слизистая оболочка воспаляется. В этом случае нужно обратиться к офтальмологу для удаления лишних ресниц.

Все люди на планете являются носителями невероятно схожих геномов, но небольшое изменение в геноме может привести к удивительной способности, которой будет обладать «мутант».

Уровень холестерина всегда стабильный

Большинство людей не беспокоится о количестве употребляемой жирной пищи, яиц и другой еды, которая влечет за собой повышение уровня холестерина в крови. Некоторые люди могут употреблять все вредные продукты и ни о чем не беспокоиться. У таких людей «плохой холестерин» почти равен нулю.
У людей с такими показателями крови врожденная генетическая мутация, у них нет рабочей копии гена PCSK9, в данном случае отсутствие гена приносит пользу. Когда ученые нашли связь между геном и уровнем холестерина, а случилось это 10 лет назад, все фармацевтические компании стали разрабатывать средства, которые будут блокировать PCSK9 у «нормальных» людей. Препарат уже готов, сейчас ожидается одобрение от FDA. Во время испытаний препарата, уровень холестерина у людей снижался на 75%. Эти полезные мутации обнаружены только у нескольких афроамериканцев, этим людям также не свойственно развитие сердечно-сосудистых заболеваний, риск заболеть ими у них равняется 10%.

ВИЧ-устойчивые

Человечеству всегда приходилось бороться с вирусами, иногда новый вирус может унести жизни миллионов людей. Среди людей всегда встречаются представители, которые устойчивы к тому или иному виду вируса.
ВИЧ - один из самых страшных вирусов, но некоторым людям посчастливилось получить генетическую мутацию белка CCR5. Для того, чтобы ВИЧ проник в организм, ему нужно связаться с белком CCR5, так вот у некоторых «мутантов» этого белка нет, человек практически не может «подхватить» этот вирус.
Ученные склонны думать, что у представителей человечества с такой мутацией скорее развита устойчивость, чем абсолютная невосприимчивость. Были случаи, когда человек, не имеющий белка CCR5, умирал от СПИДа. ВИЧ - вирус, и он может постоянно немного видоизменяться, поэтому, скорее всего, ВИЧ нашел другой белок для проникновения в человеческий организм.

Не страшна малярия

Почти не чувствуют холод

Например, эскимосы, которые проживают в холодных условиях близких к экстремальным, смогли приспособиться. Действительно ли они приспособились или у них немного другая биология?
Жители в местах с холодным климатом отлично реагируют на низкую температуру, если сравнивать их реакцию, например, с жителем Москвы. Скорее всего, у эскимосов есть генетическое изменение, которое передается из поколения в поколение, потому что обычный человек не сможет так адаптироваться к низкой температуре, даже если проживет на крайнем Севере всю жизнь. Коренной сибиряк лучше переносит холод, чем обычный коренной житель мегаполиса в Центральной части России. Коренные австралийцы могут спать ночью на голой земле.

Покорившие высоту

Большая часть альпинистов никогда бы не попала на Эверест. Если бы им не помогли местные жители. Шерпы, чаще всего, идут впереди альпинистов и устанавливают лестницы, прикручивают веревки. Сомнений нет никаких, в том, что жителям Непала или Тибета прекрасно жить на высоте. Эти люди могут работать в условиях с большим атмосферным давлением и низкой концентрацией кислорода. Однако, что способствует этому?
Тибетцы проживают на высоте около 4000 метров, они привыкли дышать воздухом, в котором на 40% меньше кислорода. Много веков ушло на то, чтобы тела их приспособились к недостатку кислорода, теперь у тибетцев большие грудь и легкие. У равнинных жителей организм старается выработать больше эритроцитов, но у тибетцев происходит обратное явление. У шерпов также отличное кровоснабжение головного мозга, болезни, связанные с поднятием на высоту, они переносят намного легче.
Тибетцы, которые спустились с гор и стали жить на равнине, не теряют отличительные физиологические черты своего народа. Ученые смогли установить, что приспособленчество к высоте - это не только приобретенная возможность. У тибетцев присутствует генетическая адаптация, у них участок ДНК - EPAS1 претерпел изменение. Этот участок отвечает за кодирование регуляторного белка, а белок отвечает за поиск кислорода, а также регулирует производство эритроцитов.
У народа хань, равнинных родственников тибетцев, нет такого генетического приспособления. Две группы разделяет примерно 3000 лет, это говорит о том, что процесс адаптации случился около 100 поколений назад. Согласитесь, что для эволюции такой период можно считать очень коротким.

Устойчивые нервы и психика

Народ форе, который проживает в Папуа-Новой Гвинеи, смог пережить эпидемию куру в середине прошлого века. Эта эпидемия вызывала смертельное дегенеративное заболевание головного мозга, заражение происходило при каннибализме.
Куру - заболевание, которое связано с расстройством Крейтцфельда-Якоба, проявляющееся у людей, и губчатой энцефалопатией - бешенством крупного рогатого скота. Куру губительно влияет на мозг, в мозге появляются отверстия, начинаются нарушения интеллекта и памяти, изменения личности, а также судороги. Человек от этой болезни умирает в течение одного года. Болезнь редко наследуется, ею заражаются при употреблении в пищу зараженного животного или человека.
Антропологи были озадачены распространение куру среди племени, оказывается, что инфекция передавалась во время погребальных пиров, когда надо было съесть часть от умершего родственника. В ритуале участвуют женщины и дети, поэтому они болели чаще. Когда врачи запретили ритуал, в некоторых деревнях форе уже не осталось представителей женского пола.
Однако были и выжившие, у них ученые обнаружили ген - G127V, способный помогать организму бороться с иммунными заболеваниями головного мозга. Теперь ген распространен в народе форе.
Но не все, кто столкнулся с куру, умер от этого заболевания. У выживших оказались изменения в гене под названием G127V, которые делали их иммунными к заболеваниям мозга. Теперь этот ген широко распространился по форе и окружающим народ людям.

Удивительная кровь

Возможно, вам приходилось слышать об универсальной группе крови О-типа. Давайте разберемся, какие уникальные свойства есть у этого типа крови.
Сегодня в мире существует 4 группы крови, у каждой группы резус фактор может быть положительным или отрицательным, получаем восемь комбинаций. 4 группы: A, B, АВ и O, но есть группа крови, которая не попадет под систематизацию АВО. Такая кровь считается очень редкой, людям с такой группой крови сложно найти себе донора.
Самая редкая кровь - это кровь, у которой резус-фактор равен нулю. В крови нет антигенов в системе Rh, например, отрицательные резус-фактор - следствие отсутствия антигена Rh D. А вот нулевой резус-фактор - большая редкость. Сейчас на планете насчитывается не более 40 людей с такой кровью. Эта кровь уникальна тем, что она совместима с любой кровью, она универсальная. Переливание крови вызывает отторжение антигенов, которых у человека нет, а такая кровь не может вызвать отрицательного эффекта. Доноров этого вида крови всего 9 человек, к их помощи прибегаю только в экстренных случаях, врачи пытаются искать анонимных доноров. Которые обладают такой кровью.

Абсолютное зрение под водой

У большинства животных органы зрения приспособлены для хорошего зрения в одной среде. Глаз человека приспособлен для зрения в воздушной среде, а под водой он мы все видим размыто. Так происходит. Потому что у воды и человеческого глаза почти одинаковая плотность, это ограничивает количество света, преломленного в воде, который может улавливать глаз.
Есть группа людей, которые известны как мокен, они способны четко видеть на глубине до 22 метров. Восемь месяцев в году эти люди проводят на воде: в домах на сваях или в лодках. Твердая земля им требуется только для совершения покупок. Занимаются они собиранием морских ресурсов, они используют только традиционные методы. Они не пользуются никаким снаряжением для ловли водных обитателей. Дети мокены собирают морских огурцов и моллюсков со дна моря, такие задачи привели к тому, что дети учатся отличать моллюска от камня глубоко под водой. Дети мокены способны видеть под водой в 2 раза лучше, чем обычные дети. Однако такое умение может приобрести любой человек.

Невероятно плотные кости

Старение приводит к тому, что возникают проблемы с опорно-двигательным аппаратом, например, возникновение остеопороза. Кости начинают терять свою плотность и массу. Это приводит к хрупкости костей и частым переломам. Но у некоторых людей есть уникальный ген, именно в этом гене содержится «инструкция» к профилактике и лечению остеопороза.
Такой ген обнаружили у африканеров - южноафриканцев, которые имеют голландское происхождение. У таких людей костная ткань наращивается в течение всей жизни, к этому привела мутация в гене SOST, он отвечает за белок склеростин, который регулирует рост костей.
Если у африканера унаследовано 2 копии мутантного гена, то он становится носителем болезни склеростеоз. Эта болезни приводит к тому, что костная ткань начинает разрастаться, начинается гигантизм, возникает парез лица и наступает ранняя смерть.
В настоящий момент всеми преимуществами гена могут воспользоваться только гетерозиготные представители. Ученые постоянно занимаются изучением этой мутации, чтобы спасти человечество от остеопороза. Уже есть клинические испытания белка склеростина.

Отдохнуть чуть-чуть

Казалось ли вам когда-нибудь, что у некоторых людей как будто больше часов в сутках? Возможно, что дело обстоит именно так. Это не совсем обычные люди, им достаточно 5-6 часов сна для того, чтобы выспаться. Они не залеживаются в постели. Чтобы поспать на часок дольше. У этих людей есть редкая генетическая мутация DEC2, именно из-за нее человеку требуется меньше сна для восстановления сил организма.
Обычный человек почти сразу замечает негативные последствия недосыпания, которые могут стать причинами многих болезней: гипертонии, сердечным заболеваниям, заболеваниям нервной системы. Генетическое изменение достаточно редкое, количество носителей мутантного гена составляет около 1% от всего населения Земли.

Генные мутации представляют собой молекулярные, не видимые в световом микроскопе изменения структуры ДНК. К мутациям генов относятся любые изменения молекулярной структуры ДНК, независимо от их локализации и влияния на жизнеспособность. Некоторые мутации не оказывают никакого влияния на структуру и функцию соответствующего белка. Другая (большая) часть генных мутаций приводит к синтезу дефектного белка, не способного выполнять свойственную ему функцию. Именно генные мутации обусловливают развитие большинства наследственных форм патологии.

Наиболее частыми моногенными заболеваниями являются у человека являются: муковисцидоз, гемохроматоз, адрено-генитальный синдром, фенилкетонурия, нейрофиброматоз, миопатии Дюшенна-Беккера и ряд других заболеваний. Клинически они проявляются признаками нарушений обмена веществ (метаболизма) в организме. Мутация может заключаться:

1) в замене основания в кодоне, это так называемая миссенсмутация (от англ, mis - ложный, неправильный + лат. sensus - смысл) - замена нуклеотида в кодирующей части гена, приводящая к замене аминокислоты в полипептиде;

2) в таком изменении кодонов, которое приведет к остановке считывания информации, это так называемая нонсенсмутация (от лат. non - нет + sensus - смысл) — замена нуклеотида в кодирующей части гена, приводит к образованию кодона-терминатора (стоп-кодона) и прекращению трансляции;

3) нарушении считывания информации, сдвиге рамки считывания, называемом фреймшифтом (от англ. frame - рамка + shift: - сдвиг, перемещение), когда молекулярные изменения ДНК приводят к изменению триплетов в процессе трансляции полипептидной цепи.

Известны и другие типы генных мутаций. По типу молекулярных изменений выделяют:

делении (от лат. deletio - уничтожение), когда происходит утрата сегмента ДНК размером от одного нуклеотида до гена;

дупликации (от лат. duplicatio - удвоение), т.е. удвоение или повторное дублирование сегмента ДНК от одного нуклеотида до целых генов;

инверсии (от лат. inversio - перевертывание), т.е. поворот на 180° сегмента ДНК размерами от двух нукпеотидов до фрагмента, включающего несколько генов;

инсерции (от лат. insertio - прикрепление), т.е. вставка фрагментов ДНК размером от одного нуклеотида до целого гена.

Молекулярные изменения, затрагивающие от одного до нескольких нуклеотидов, рассматривают как точечную мутацию.

Принципиальным и отличительным для генной мутации является то, что она 1) приводит к изменению генетической информации, 2) может передаваться от поколения к поколению.

Определенная часть генных мутаций может быть отнесена к нейтральным мутациям, поскольку они не приводят к каким-либо изменениям фенотипа. Например, за счет вырожденности генетического кода одну и ту же аминокислоту могут кодировать два триплета, различающихся только по одному основанию. С другой стороны, один и тот же ген может изменяться (мутировать) в несколько различающихся состояний.

Например, ген, контролирующий группу крови системы АВ0. имеет три аллеля: 0, А и В, сочетания которых определяют 4 группы крови. Группа крови системы АВ0 является классическим примером генетической изменчивости нормальных признаков человека.

Именно генные мутации обусловливают развитие большинства Ласледственных форм патологии. Болезни, обусловленные подобными мутациями, называют генными, или моногенными, болезнями, Т. е. заболеваниями, развитие которых детерминируется мутацией одного гена.

Геномные и хромосомные мутации

Геномные и хромосомные мутации являются причинами возникновения хромосомных болезней. К геномным мутациям относятся анеуплоидии и изменение плоидности структурно неизмененных хромосом. Выявляются цитогенетическими методами.

Анеуплоидия — изменение (уменьшение — моносомия, увеличение — трисомия) числа хромосом в диплоидном наборе, некратное гаплоидному (2n + 1, 2n - 1 и т.д.).

Полиплоидия — увеличение числа наборов хромосом, кратное гаплоидному (3n, 4n, 5n и т.д.).

У человека полиплоидия, а также большинство анеуплоидии являются летальными мутациями.

К наиболее частым геномным мутациям относятся:

трисомия — наличие трех гомологичных хромосом в кариотипе (например, по 21-й паре, при синдроме Дауна, по 18-й паре при синдроме Эдвардса, по 13-й паре при синдроме Патау; по половым хромосомам: XXX, ХХY, ХYY);

моносомия - наличие только одной из двух гомологичных хромосом. При моносомии по любой из аутосом нормальное развитие эмбриона невозможно. Единственная моносомия у человека, совместимая с жизнью, - моносомия по Х-хромосоме - приводит (к синдрому Шерешевского-Тернера (45, Х0).

Причиной, приводящей к анеуплоидии, является нерасхождение хромосом во время клеточного деления при образовании половых клеток или утрата хромосом в результате анафазного отставания, когда во время движения к полюсу одна из гомологичных хромосом может отстать от всех других негомологичных хромосом. Термин «нерасхождение» означает отсутствие разделения хромосом или хроматид в мейозе или митозе. Утрата хромосом может приводить к мозаицизму, при котором имеется одна эуплоидная (нормальная) клеточная линия, а другая — моносомная .

Нерасхождение хромосом наиболее часто наблюдается во время мейоза. Хромосомы, которые в норме должны делиться во время мейоза, остаются соединенными вместе и в анафазе отходят к одному полюсу клетки. Таким образом, возникают две гаметы, одна из которых имеет добавочную хромосому, а другая не имеет этой хромосомы. При оплодотворении гаметы с нормальным набором хромосом гаметой с лишней хромосомой возникает трисомия (т. е. в клетке присутствует три гомологичные хромосомы), при оплодотворении гаметой без одной хромосомы возникает зигота с моносомией. Если моносомая зигота образуется по какой-либо аутосомной (не половой) хромосоме, то развитие организма прекращается на самых ранних стадиях развития.

Хромосомные мутации - это структурные изменения отдельных хромосом, как правило, видимые в световом микроскопе. В хромосомную мутацию вовлекается большое число (от десятков до нескольких сотен) генов, что приводит к изменению нормального диплоидного набора. Несмотря на то что хромосомные аберрации, как правило, не изменяют последовательность ДНК в специфических генах, изменение числа копий генов в геноме приводит к генетическому дисбалансу вследствие недостатка или избытка генетического материала. Различают две большие группы хромосомных мутаций: внутрихромосомные и межхромосомные.

Внутрихромосомные мутации — это аберрации в пределах одной хромосомы. К ним относятся:

— делеции (от лат. deletio — уничтожение) - утрата одного из участков хромосомы, внутреннего или терминального. Это может обусловить нарушение эмбриогенеза и формирование множественных аномалий развития (например, деления в регионе короткого плеча 5-й хромосомы, обозначаемая как 5р-, приводит к недоразвитию гортани, порокам сердца, отставанию умственного развития). Этот симптомокомплекс известен как синдром «кошачьего крика», поскольку у больных детей из-за аномалии гортани плач напоминает кошачье мяуканье;

— инверсии (от лат. inversio — перевертывание). В результате двух точек разрывов хромосомы образовавшийся фрагмент встраивается на прежнее место после поворота на 180°. В результате нарушается только порядок расположения генов;

— дупликации (от лат duplicatio — удвоение) — удвоение (или умножение) какого-либо участка хромосомы (например, трисомия по одному из коротких плеч 9-й хромосомы обуслошшвает множественные пороки, включая микроцефалию, задержку физического, психического и интеллектуального развития).

Схемы наиболее частых хромосомных аберраций:
Делении: 1 - концевая; 2 - интерстициальная. Инверсии: 1 - перицентрическая (с захватом центромеры); 2 - парацентрическая (в пределах одного плеча хромосомы)

Межхромосомные мутации, или мутации перестройки — обмен фрагментами между негомологичными хромосомами. Такие мутации получили название транслокации (от лат. tгаns — за, через + locus — место). Это:

Реципрокная транслокация, когда две хромосомы обмениваются своими фрагментами;

Нереципрокная транслокация, когда фрагмент одной хромосомы транспортируется на другую;

- «центрическое» слияние (робертсоновская транслокация) - соединение двух акроцентрических хромосом в районе их центромер с потерей коротких плеч.

При поперечном разрыве хроматид через центромеры «сестринские» хроматиды становятся «зеркальными» плечами двух разных хромосом, содержащих одинаковые наборы генов. Такие хромосомы называют изохромосомами. Как внутрихромосомные (делеции, инверсии и дупликации), так и межхромосомные (транслокации) аберрации и изохромосомы связаны с физическими изменениями структуры хромосом, в том числе с механическими разломами.

Наследственная патология как результат наследственной изменчивости

Наличие общих видовых признаков позволяет объединять всех людей на земле в единый вид Homo sapiens. Тем не менее мы без труда, одним взглядом выделяем лицо знакомого нам человека в толпе незнакомых людей. Чрезвычайное разнообразие людей — как внутри групповое (например, разнообразие в пределах этноса), так и межгрупповое — обусловлено генетическим их отличием. В настоящее время считается, что вся внутривидовая изменчивость обусловлена различными генотипами, возникающими и поддерживаемыми естественным отбором.

Известно, что гаплоидный геном человека содержит 3,3х10 9 пар нуклеотидных остатков, что теоретически позволяет иметь до 6-10 млн генов. Вместе с тем данные современных исследований свидетельствуют, что в геноме человека содержится примерно 30-40 тыс. генов. Около трети всех генов имеют более чем один аллель, т. е. являются полиморфными.

Концепция наследственного полиморфизма была сформулирована Э. Фордом в 1940 г. для объяснения существования в популяции двух или более различающихся форм, когда частота наиболее редкой из них не может быть объяснена только мутационными событиями. Поскольку мутация гена является редким событием (1х10 6), частоту мутантного аллеля, составляющую более 1%, можно объяснить только его постепенным накоплением в популяции за счет селективных преимуществ носителей данной мутации.

Многочисленность расщепляющихся локусов, многочисленность аллелей в каждом из них наряду с явлением рекомбинации создает неисчерпаемое генетическое разнообразие человека. Расчеты свидетельствуют, что за всю историю человечества на земном шаре не было, нет и в обозримом будущем не встретится генетического повторения, т.е. каждый рожденный человек является уникальным явлением во Вселенной. Неповторимость генетической конституции во многом определяет особенности развития заболевания у каждого конкретного человека.

Человечество эволюционировало как группы изолированных популяций, длительное время проживающих в одних и тех же условиях окружающей среды, включая климатогеографические характеристики, характер питания, возбудителей болезней, культурные традиции и т.д. Это привело к закреплению в популяции специфических для каждой из них сочетаний нормальных аллелей, наиболее адекватных условиям среды. В связи с постепенным расширением ареала обитания, интенсивными миграциями, переселением народов возникают ситуации, когда полезные в определенных условиях сочетания конкретных нормальных генов в других условиях не обеспечивают оптимальное функционирование некоторых систем организма. Это приводит к тому, что часть наследственной изменчивости, обусловленная неблагоприятным сочетанием непатологических генов человека, становится основой развития так называемым болезней с наследственным предрасположением.

Кроме того, у человека как социального существа естественный отбор со временем протекал во все более специфических формах, что также расширяло наследственное разнообразие. Сохранялось то, что могло отметаться у животных, или, наоборот, терялось то, что животные сохраняли. Так, полноценное обеспечение потребностей в витамине С привело в процессе эволюции к утере гена L-гулонодактоноксидазы, катализирующей синтез аскорбиновой кислоты. В процессе эволюции человечество приобретало и нежелательные признаки, имеющие прямое отношение к патологии. Например, у человека в процессе эволюции появились гены, определяющие чувствительность к дифтерийному токсину или к вирусу полиомиелита.

Таким образом, у человека, как и у любого другого биологического вида, нет резкой грани между наследственной изменчивостью, ведущей к нормальным вариациям признаков, и наследственной изменчивостью, обусловливающей возникновение наследственных болезней. Человек, став биологическим видом Homo sapiens, как бы заплатил за «разумность» своего вида накоплением патологических мутаций. Это положение лежит в основе одной из главных концепций медицинской генетики об эволюционном накоплении патологических мутации в популяциях человека.

Наследственная изменчивость популяций человека, как поддерживаемая, так и уменьшаемая естественным отбором, формирует так называемый генетический груз.

Некоторые патологические мутации могут в течение исторически длительного времени сохраняться и распространяться в популяциях, обусловливая гак называемый сегрегационный генетический груз; другие патологические мутации возникают в каждом поколении как результат новых изменений наследственной структуры, создавая мутационный груз.

Отрицательный эффект генетического груза проявляется повышенной летальностью (гибель гамет, зигот, эмбрионов и детей), снижением фертильности (уменьшенное воспроизводство потомства), уменьшением продолжительности жизни, социальной дизадаптацией и инвалидизацией, а также обусловливает повышенную необходимость в медицинской помощи.

Английский генетик Дж.Ходдейн был первым, кто привлек внимание исследователей к существованию генетического груза, хотя сам термин был предложен Г. Меллером еще в конце 40-х гг. Смысл понятия «генетический груз» связан с высокой степенью генетической изменчивости, необходимой биологическому виду для того, чтобы иметь возможность приспосабливаться к изменяющимся условиям среды.

В мире очень много явлений, которые достаточно сложно объяснить. Почему и как происходят такие вещи? До конца не ясно, но ученые исследуют эту область. Представляем вашему вниманию 10 генетических мутаций, встречающихся у людей.

Прогерия ​​​​

Чаще всего дети, которые больны прогерией, не доживают до 13 летнего возраста, конечно, бывают исключения и ребенок отмечает свое двадцатилетие, но такие случаи единичные. Чаще всего дети, имеющие этот вид мутации, умирают от сердечных приступов или инсультов. Причем на 8 миллионов детей рождается один ребенок больной прогерией. Вызывает заболевание мутация человека его ген ламин А/С, в белке который обеспечивает поддержку клеточным ядрам.

Прогерия включает в себя и сопутствующие симптомы: жесткая кожа без волос, медленный рост, аномалии в развитии костей, характерная форма носа. К этой мутации не ослабевает интерес у геронтологов, они и сегодня пытаются разобраться во взаимосвязи наличия бракованного гена и процессов, приводящих к старению организма.

Синдром Юнера Тана​​​​​

СЮТ или Синдром Юнера Тана основным симптомом этой мутации человека является хождение на 4 конечностях. Открыта эта мутация была биологом Юнером Таном во время изучения жителей Турции, сельской семьи Улас, состоящей из 5 человек. Человек, имеющий эту аномалию, не умеет связно разговаривать, что обусловлено врожденной мозговой недостаточностью. Ученный-биолог из Турции исследовал этот вид мутации человека и описал ее следующими словами « Основа генетической мутации – это возврат развития человека к обратной ступени эволюции человека.

Мутация вызвана генетической аномалией, то есть отклонение в гене способствовало рецидиву хождения на руках и ногах одновременно (квадропедализм), от передвижения прямостоящим образом на двух ногах (бипедализм). В своих исследованиях Тан выявил мутацию прерывистого равновесия. Кроме того это отклонение, как считает биолог, можно использовать как живую модель эволюционных изменений, которые претерпел человек как вид от своего появления до настоящего времени. Некоторые не принимают этой теории, по их мнению появление людей с Синдромом Юнера Тана развивается не зависимо от генома.

Гипертрихоз ​​​​​​

Синдром Абрамса или гипертрихоз поражает 1 на миллиард человек планеты. Ученым известно всего пятьдесят зафиксированных случаев проявления этой мутации со времен Средневековья. Человек, имеющий мутированный ген обладает повышенным большим количеством волос на теле. Вызвана эта мутация нарушением важной связи между эпидермисом и дермой еще во внутриутробном развитии волосяной луковицы. Во время этой мутации у трехмесячного плода сигналы, поступающие от дермы, как бы оповещают фолликулу его будущую форму.

А фолликул в свою очередь сигнализирует коже, что фолликул сформирован. В результате волоски растут равномерно, то есть, расположены на одинаковом расстоянии. При мутации одного из генов отвечающего за эту тонкую связь во время формирования волосяного покрова, волосяная луковица не может сообщить дерме о количестве уже сформировавшихся луковиц, поэтому луковицы как бы насаживаются одна на другую, образуя плотную «шерсть» на коже человека.

Эпидермодисплазия верруциформная

Достаточно редкий вид мутации, который не позволяет приобрести имуннитет устойчивый к вирусу папилломы человека, носит название эпидермодисплазия верруциформная. Эта мутация не мешает появлению на коже ног, рук и лице папул или чешуйчатых пятен. «Нарост» со стороны имеет вид бородавок, но иногда они напоминают древесную кору или роговое вещество. По сути, эти образования являются опухолью, чаще всего появляются у людей имеющих это генное отклонение поле 20 лет, на участках кожи, на которую попадают открытые солнечные лучи.

Метода способного полностью устранить этот недуг не изобрели, но используя современные хирургические методы можно слегка уменьшить его проявление и немного притормозить разрастание опухолевых наростов. Информация об Эпидермодисплазии верруциформной стала доступна в 2007 году, с появлением в интернете документального фильма в главной роли выступил индонезиец Деде Косвара. В 2008 году, ему на тот момент исполнилось 35 лет, он перенес сложную операцию, на которой ему удалили 6 кг наростов с разных участков тела, таких как руки, голова, туловище и ноги.

На участки, откуда были удалены наросты, врачи пересадили новую кожу. Благодаря этой операции Косваро избавился в общей сложности 95 % бородавок. Но спустя время бородавки снова начали появляться, в связи, с чем врачи рекомендовали проводить операцию каждые два года. Ведь в случае Косваро это жизненно необходимо, после удаления наростов он может самостоятельно есть, держать ложку и одеваться.

Тяжёлый комбинированный иммунодефицит

Мутация человеческого гена привела к ситуации, когда люди стали рождаться, совершенно не обладая иммунной системой способной справиться с вирусами. О тяжелом комбинированном иммунодефиците стало известно широкой публике благодаря кинофильму «Мальчик в пластиковом пузыре». Основан фильм на истории о тяжелой жизни двух мальчишек, имеющих с рождения инвалидность Теда ДеВиты и Дэвида Веттера. Герой фильма маленький мальчик, который был вынужден существовать в специальной кабине, изолирующей его от открытого пространства, ведь воздействие микробов содержащихся в нефильтрованном воздухе могли стать для мальчишки смертельными.

Прототип киногероя Виттер дожил до тринадцатилетнего возраста, смерть наступила после неудавшейся попытки пересадить ему костный мозг. Эта иммунная аномалия является следствием изменений в нескольких генах. Эти изменения влияют негативно на выработку лимфы. Ученые считают, что мутация возникает вследствие нехватки аденозиндезаминазы. Врачам стали доступны некоторые методы позволяющие лечить ТКИ, для этого подходит генная терапия.

Синдром Лёша-Нихена

Данная мутация поражает одного новорожденного мальчика из 380 тысяч. При этой мутации увеличивается выработка мочевой кислоты, которыя появляется вследствие протекающих у ребенка естественных обменных процессов. Мужчины, пораженные СЛН, имеют сопутствующие заболевания, такие как подагра и камни в почках. Это происходит из-за того, что большое количество мочевой кислоты поступает в кровь.

Данная мутация отвечает за изменения в поведении, а так же в неврологических функциях мужчины. Нередко у больных бывают резкие спазмы мышц конечностей, которые могут проявлятся судорогами или беспорядочным размахиванием конечностями. Во время таких приступов больные нередко травмируют сами себя. Как известно, подагру врачи научились лечить.

Эктродактилия ​​​​​

Данная мутация видна со стороны, у человека полностью нет фаланг пальцев, в некоторых случаях они недоразвиты. Руки и ноги у больного некоторым людям напоминают клешню. Данный вид мутации встретить практически не реально. Иногда рождаются дети, имеющие все пальчики, но они срослись. В настоящее время врачи разделяют их, проведя несложную пластическую операцию. Но у большего процента детей с этим отклонением пальчики несформированные до конца. Иногда эктродактилия является причиной глухоты. Источником болезни ученые называют нарушение в геноме, а именно в делеции, транслокации седьмой хромосомы и инверсии.

Синдром Протея ​​​​​​

Ярким представителем данной мутации является Человек-слон или в бытности Джозеф Меррик. Эта мутация вызывается нейрофиброматозом типа I. Костная ткань, совместно с кожей увеличиваются аномально быстрым темпом, при этом нарушая естественные пропорции. Первые симптомы синдрома Протея у ребенка проявляются не раньше полугодовалого возраста. Протекает она индивидуально. Страдают на синдром Протея как правило 1 человек на миллион. Ученым известно всего несколько сотен фактов этого заболевания.

Эта мутация человека является следствием изменений в гене AKT1, отвечающего за деление клеток. При этом заболевании клетка, имеющая в своей структуре аномалии, растет и делится с огромной неконтролируемой скоростью, клетка без аномалии растет в положенном темпе. В итоге у больного имеется смесь из нормальных и ненормальных клеток. Выглядит это не всегда эстетично.

Триметиламинурия

Редкое мутационное отклонение, поэтому ученые не могут четко указать количество пораженных ним. Но человека страдающего триметиламинурией заметить можно с первого взгляда. У больного накапливается вещество триметиламин. Вещество изменяет структуру кожных выделений, в связи с этим пот пахнет достаточно неприятно, например некоторые могут благоухать как протухшая рыба, моча, тухлых яйца.

Склонен к этой аномалии женский пол. Интенсивность запаха проявляется во всей интенсивности за несколько дней до менструации, а так же на нее влияет прием гормональных лекарств. Ученые считают, что уровень выделяемого вещества триметиламина напрямую зависит от количества эстрогена и прогестерона. Люди, страдающие этим синдромом, склонны к депрессиям и живут обособленно.

Синдром Марфана​​​​

Мутация встречается достаточно часто, в среднем один ребенок из 20 тысяч рождается с этой мутацией. Это нарушение, связанное с аномальным развитием соединительной ткани. Наиболее распространенной формой на сегодняшний день – это близорукость, а так же непропорциональная длина руки или ноги. Иногда встречаются случаи аномального развития суставов. Людей с этой мутацией можно узнать по непомерно длинной и тонкой руке.

Очень редко у человека с этой аномалией имеются срощенные между собой ребра, при этом кости грудной клетки как бы западают или выпирает наружу. При запущенном течении болезни происходит деформация позвоночника.

Люди - это разнообразная группа, а с разнообразием возникает множество генетических мутаций. Многие, когда слышат термин «генетические мутации», автоматически думают о вредных заболеваниях, таких как рак, однако существует множество примеров обычных человеческих мутаций, которые действительно полезны или по крайней мере не вредны. Вот самые распространенные мутации, которые могут быть у вас или у человека, которого вы знаете.

Голубые глаза

Несмотря на то что около 8 процентов населения мира имеет голубые глаза, мутация, которая привела к этому, является сравнительно недавней в истории нашего вида. Изначально у всех людей были карие глаза, но исследователям удалось точно определить мутацию, которая привела к появлению синего цвета. Оказывается, различные оттенки коричневого появляются, когда происходят изменения в гене под названием OCA2. Они приводят к изменению количества пигмента, продуцируемого в радужной оболочке. Однако голубые глаза появились из-за мутации, которая произошла в соседнем гене под названием HERC2. Он действует как переключатель, который отключает OCA2, в результате чего в радужной оболочке отсутствует коричневый пигмент и человек рождается с голубыми глазами.

Еще более удивительно то, что исследователи смогли проследить этот вариант гена до того момента, когда он появился, около 6-10 тысяч лет назад. Первый синеглазый человек, вероятно, жил на территории современной Испании 7 тысяч лет назад. Именно там был найден самый старый скелет человека, который, как выяснилось, имел эту мутацию.

Переносимость лактозы

Это один из самых удовлетворительных примеров человеческой эволюции, который мы можем наблюдать. Хотя люди на Западе считают употребление молока чем-то само собой разумеющимся и оно остается важной частью рациона взрослых, на самом деле это не такое уж распространенное явление. Как и все другие млекопитающие, большинство людей во всем мире перестают пить молоко, когда достигают зрелости, поскольку теряют способность его переваривать.

Но около 10 тысяч лет назад, когда европейцы начали одомашнивать животных, в том числе и коров, произошла мутация в гене MCM6. Это привело к тому, что в организме некоторых людей продолжала вырабатываться лактаза - фермент, необходимый для переваривания молока. Еще более удивительно то, что европейцы в этом не одиноки. У представителей других фермерских общин, которые одомашнили крупный рогатый скот, например в Индии, также развилась способность переваривать молоко. К тому же в разных общинах эти процессы происходили независимо друг от друга.

Рыжие волосы

Наряду с голубыми глазами и непереносимостью лактозы, это одна из самых известных генетических мутаций, которая произошла в организме человека. Хотя вы, вероятно, также знаете хотя бы одного человека с рыжими волосами, этот цвет на самом деле все еще не слишком распространен. Он встречается у 4-5 % населения в мире, и, по мнению многих людей, именно это делает рыжий цвет таким привлекательным.

Больше всего людей с рыжими волосами живет в Северной Европе, в частности, в Шотландии и Уэльсе. Причиной этого является, скорее всего, дрейф генов, и тот факт, что эти народы, вероятно, были совершенно изолированы в недавнем прошлом.

Врожденная непереносимость алкоголя

Эта генетическая мутация наблюдается у 36 % северо-восточных азиатов. Она проявляется в том, что после употребления алкоголя кожа человека начинает краснеть. Однако это покраснение не является, как у большинства людей, результатом опьянения. На самом деле это часть иммунного ответа организма, вызванного не самим алкоголем, а веществом, в которое он превращается в печени.

В не слишком далеком прошлом в генах некоторых людей произошла точечная мутация, кодирующая фермент ALDH2, который предотвращает полное переваривание спирта. Это значит, что некоторые токсичные промежуточные вещества накапливаются в организме и вызывают иммунный ответ.

Отсутствие зубов мудрости

Рост зубов мудрости в зрелом возрасте часто приводит к всевозможным проблемам: мало того, что сам процесс очень болезненный, так еще и зубы не всегда растут правильно, из-за чего их приходится удалять. Но некоторые люди - примерно 40 процентов азиатов, от 10 до 25 процентов американцев европейского происхождения и 11 процентов афроамериканцев - не имеют по крайней мере одного моляра. Что еще более поразительно, около 45 процентов инуитов также находятся в этой избранной группе.

Считается, что, как и у всех млекопитающих, у предков человека было три набора из четырех моляров в задней части рта, необходимых для того, чтобы измельчать жесткую растительную пищу, которую они ели. Но поскольку нашим предкам удалось приручить огонь, их еда стала намного мягче, а челюсти более узкими, что устраняло пространство, необходимое для роста зубов мудрости. Самая древняя окаменелость без зубов мудрости была найдена в Китае, и ее возраст составляет около 350 тысяч лет. Считается, что первоначально мутация возникла именно в этом регионе.