Фамилия Ч. 19. Дочери и Х-хромосомы. Генетика

1.Чудо генетики. Случайность или закономерность.

Самое большое чудо на земле — это рождение ребенка. Важнейшая задача — сохранение его здоровья и воспитание из него человека, который, по мере роста, вступая в отношения с культурой семьи, страны и временем проживания, будет менять мир вокруг себя и меняться сам. Ребенок — это перспектива для мира, с его рождением всегда возникает неповторимое новое.

Трудно переоценить вклад женщин в этот процесс, каждый этап его достоин описания в отдельном эссе, но остановимся на начале этого таинства, на примере зарождения этого чуда (в данном случае дочерей) в отдельно взятой фамилии. Их Х-хромосомный фон состоит не только из родительских Х-хромосом (ХХ), одной от матери, другой от отца, но и частично из «коктейля» хромосом от бабушек и дедушек. При этом у матери две Х-хромосомы, а у отца — одна. К этой особенности мы ещё вернёмся. Дочери буквально купаются в море Х-хромосом, связанных между собой родственников.

В нашем случае Екатерина и Татьяна Десимон получили комбинацию хромосом по материнской линии от Елены Силаевой-Десимон, ранее полученных, в свою очередь, по одной Х-хромосоме от Сыровацкой-Силаевой (содержащих частично Х-хромосомы Лукашовой и Сыровацкого), а также Х-хромосому Силаева, которую он ранее унаследовал от своей матери-бабушки; кроме этого дочери получают одну единственную Х-хромосому от их отца Сергея Десимона, состоящую из хромосомы бабушки Михаленко-Десимон, которая являет собой «коктейль» Х-хромосом прабабушки Драгун и прадедушки Михаленко.

Отметим одну особенную деталь: по линии матери у моей прабабушки Алёны Коношевич-Драгун были две единственные дочери — Варвара и Хадора (позже названная Татьяной); у последней — тоже две единственные дочери, Клавдия и Нина; наконец, и у меня — две дочери, Екатерина и Татьяна. И чтобы завершить эту странность: у Екатерины две дочери — Алиса и Арина, а у Татьяны — Софья и Марина, тоже единственные. Что это — случайность или закономерность?

Перейдём от риторического вопроса к некоторым деталям генетического порядка. Ребёнок начинает свою жизнь из двух разных структур — мужской половой клетки  и яйцеклетки. При этом он получает генетический материал от обоих родителей примерно в равной доле и это всё происходит в яйцеклетке матери — самой крупной клетке организма, её диаметр составляет примерно 0,12 мм. Она обеспечивает главную функцию этого изначально микроскопического чуда — передачу генетической информации и создание условий для развития будущего эмбриона.

2. Инактивация материнских или отцовских Х-хромосом на эмбриональном этапе.

У дочерей после рождения в каждой соматической клетке есть две Х-хромосомы: одна от отца, другая от матери. Они присутствуют одновременно в ядрах всех клеток организма, но работают по особому механизму, который называется случайной Х-инактивацией.

Случайная Х-инактивация происходит на эмбриональном этапе. Перед формированием яйцеклеток (яйцеклетки начинают формироваться у девочки на 4–5-й неделе эмбрионального развития) отцовская и материнская Х-хромосомы обмениваются участками (это называется кроссинговером).

Из-за того, что девочка получает две Х-хромосомы (Х-матери и Х-отца) в процессе зародышевого развития, в каждой отдельной клетке будущей девочки одна из двух Х-хромосом (отцовская или материнская) «выключается» (сворачивается в плотный комок — тельце Барра) и становится неактивной.

Распределение активных Х-хромосом (Х-матери или Х-отца) происходит абсолютно случайно для каждой клетки будущего организма девочки. В одних клетках выключается отцовская Х-хромосома и проявляет себя только материнская, в других — наоборот, образуя, образно говоря, случайную генетическую мозаику из функционирующих материнских или отцовских Х-хромосом, в то время как другая «выключена».

К 7-му месяцу внутриутробного развития девочки процесс формирования первичных яйцеклеток в основном завершается. После этого они вступают в длительный период покоя, который продлится до наступления половой зрелости.

Важно отметить, что в течение жизни девочки количество потенциальных яйцеклеток (половых клеток с Х-хромосомой) не пополняется — они только растут и созревают под влиянием гормонов. Таким образом, к моменту рождения в яичниках девочки уже есть определённый запас клеток, способных стать яйцеклетками, но их количество с возрастом постепенно уменьшается.

3.Влияние возраста и море Х-хромосом со стороны матери и отца.

Возраст родителей, а также бабушек и дедушек (во время зачатия) влияет на здоровье потомства из-за постепенного накопления нажитых и унаследованных генетических мутаций, снижения качества половых клеток и возрастных изменений в организме.

Повторюсь, у матери все яйцеклетки закладываются еще до её рождения. С возрастом этот запас неуклонно истощается. К началу первой менструации в яичниках остаётся уже около 300–500 тысяч яйцеклеток. С годами они стареют, накапливают повреждения ДНК и хуже делятся.

После 35–40 лет резко возрастает риск хромосомных нарушений у ребенка. Возраст отца тоже играет свою роль. Позднее отцовство (обычно после 45 лет) связано с повышенным риском у потомства последствий мутаций, о которых будет рассказано ниже.

Сравним возраст передачи Х-хромосом по отцовской линии: Татьяна Драгун передала Х-хромосому Клавдии в 22 года, а от своего отца Клавдия получила вторую Х-хромосому, Дмитрию Михаленко было 27 лет. Клавдия в 22 года родила Сергея, передав ему одну из двух своих Х-хромосом (у него стало Xматери и Yотца). В свою очередь, единственная Х-хромосома Сергея Десимона, унаследованная от своей матери Клавдии, в 28 лет вместе с одной из двух Х-хромосом Елены, которой было 19 лет, перешла к их старшей дочери Екатерине; подобное произошло и с младшей дочерью — Татьяной, когда Елене было 21, а Сергею 30 лет.

Но это только часть генного материала из моря Х-хромосом. Приблизительно другую половину в разных частях дочери Екатерина и Татьяна унаследовали по материнской линии. Валентина Лукашова передала одну из двух Х-хромосом Ларисе в 19 лет, вторую Лариса получила от своего отца Сыровацкого (данные о возрасте неизвестны). Лариса родила Елену в 20 лет, которая получила одну Х-хромосому от матери, вторую — от отца, 25-летнего Бориса Силаева. И это только поверхность безбрежного моря генов, в глубины которого мы даже не пытаемся заглянуть, опасаясь в них утонуть.

4. И всё-таки поплаваем в море генов.

На поверхности этого моря — многочисленные гены  единственной Х-хромосомы отцов (Силаева, Десимона, Михаленко), передаваемых дочерям (Елене Силаевой, Екатерине и Татьяне Десимон, Клавдии Михаленко). Эти отцовские Х-хромосомы могут определять внешность и телосложение, т. е. склонность к высокому или низкому росту (влияние генетики на рост составляет до 80%). Влияние генов отца распространяется на форму носа, разрез глаз, форму ушей, массивность челюсти и общие пропорции скелета. Структура эмали зубов, предрасположенность к кариесу и особенности прикуса часто наследуются по отцовской линии.

Кроме того, отцовские гены активнее участвуют в формировании лимбической системы мозга, которая отвечает за эмоции, настроение, инстинкты и базовые поведенческие реакции, связанные с повышением адреналина и норадреналина, повышающих напристость и агрессивность.

Наконец, от них зависит состояние здоровья (заболевания сердечно-сосудистой и репродуктивной систем) и необязательная предрасположенность к некоторым редко встречающимся сцепленным с Х-хромосомой отца доминантным патологиям (например, синдром Блоха, синдром Мартина — Белл).

Поскольку Х-хромосома с «мозаичным» геномом передается отцу от матери-бабушки, она в последующем полностью унаследуется дочерьми Екатериной и Татьяной. И её анализ, пусть по внешним признакам, важен для последних.

Итак, об отягощенности возрастными мутациями можно косвенно судить по возрасту родителей во время зачатия, а о здоровье — по продолжительности жизни. Прабабушка Таня передала свою Х-хромосому бабушке Клаве в 22 года, а прадедушка Дмитрий свою — в 27 лет. Возраст благоприятный для уменьшения возрастных мутаций. Бабушка Клава подарила единственную Х-хромосому своему сыну Сергею в 22 года, он в свою очередь дочерям — в 28 и 30 лет.

Далее, относительно здоровья: прабабушка Таня прожила без деменции без малого 87 лет, бабушка Клава — 75 лет, и их гены в хромосомах отца Сергея бережно переданы дочерям Екатерине и Татьяне. Кроме того, Сергею через его мать Клавдию досталась часть Х-хромосомы со стороны его деда Дмитрия от прабабушки Ефросиньи — женщины отменного здоровья, родившей крепких сыновей: кроме Дмитрия, ещё Трофима, Ивана, Петра, Андрея и дочь Груню.

Матери всегда передает дочерям одну из своих двух Х-хромосом. В них содержится от 1100 до 1200 генов, которые отвечают за свертываемость крови, зрение (включая восприятие цветов), работу мышц и иммунной системы. Некоторые генетики считают, что тип фигуры и «ведущая» рука, а также гены, отвечающие за когнитивные функции (в 40–60%), — это полностью заслуга матерей.

Строго по материнской линии наследуется митохондриальная ДНК (мтДНК). Она отвечает за энергетический обмен в клетках и физическую выносливость. Существуют работы генетиков, четко указывающие на то, что именно способность матерей к физическим нагрузкам сочетается со способностями ребенка к разным видам деятельности.

Обращает на себя внимание поразительное сходство наследования по типу «митохондриальной матери» (или так называемой «митохондриальной Евы») и передачи еврейства по закону Галахи исключительно по материнской линии (от матери к детям обоих полов, но дальше передается только дочерьми).

Точно так же мтДНК наследуется строго по материнской линии — мужчина получает её от матери, но своим детям передать не может. И пусть теперь кто-то скажет, что древние евреи не имели глубокомысленные представления о женской генетике. В дочерях Екатерине и Татьяне «митохондриальная Ева» воплотилась через их мать Елену, бабушку Ларису и прабабушку Валентину.

Далее, материнские гены могут определять: тип фигуры и «ведущую» руку, форму лица, тип кожи, структуру и цвет волос, особенности обмена веществ и склонность к набору веса; склонность к аутоиммунным заболеваниям, сахарному диабету, варикозу, астме и аллергии, а также возможный риск развития некоторых видов женской онкологии (например, рака молочной железы или яичников при наличии мутаций в генах BRCA). Об этом необходимо помнить дочерям.

Интеллект считается генетиками приобретенным фактором, а не врожденным. Ими приводится в доказательство то, что гены и пол ребенка не являются основными причинами высокого интеллекта. По многочисленным научным наблюдениям, дети, которые проводили больше времени с матерью, могли решать сложные символические задачи уже в возрасте двух лет.

Именно надежная эмоциональная связь матери —впрочем, и отца тоже — с ребенком способствует его развитию. У детей, которые выросли в атмосфере любви и безопасности, гиппокамп (он отвечает за память и концентрацию) был в среднем на 10% больше, чем у тех, чьи матери оставались холодными и отстраненными. Ну, это уже относится больше к эпигенетике (см. Фамилия ч. 18 «Генетика и эпигенетика рода»).


5. Какие законы Менделя работают у людей?

У людей работают все три классических закона Менделя, но только для тех признаков, которые определяются одним-единственным геном.

Всем известный 1-й закон (закон доминирования в первом поколении): если у родителей одинаковые наследственные зачатки в копиях генов, у детей проявится только доминантный вариант. Например: карие глаза доминируют над голубыми; наличие ямочек на щеках — над их отсутствием.

Простой 2-й закон (расщепление признаков): при браке родителей, несущих и доминантный, и рецессивный вариант гена, в потомстве возникает статистическое расщепление по фенотипу — примерно 3:1 в пользу доминантного признака. Например: если оба родителя имеют карие глаза, но являются скрытыми носителями гена голубых глаз, шанс рождения голубоглазого ребенка составляет 25% (1 из 4).

Наконец, 3-й закон (независимое наследование): гены, отвечающие за разные признаки, передаются независимо друг от друга, если они находятся в разных парах хромосом. Например: наследование цвета глаз никак не связано с тем, есть ли у человека ямочки на щеках или какая у него группа крови (при условии, что эти гены не сцеплены).

Человек — это не «деревенский адвокат, подручный синьора Помидора» по прозвищу Горошек из нелюбимой мною в детстве сказки Джанни Родари. Генотип и фенотип человека намного сложнее, и об этом известный аббат Грегор Мендель догадывался, проводя эксперименты с горохом.

Необходимо учитывать, что большинство черт человека (рост, вес, цвет кожи, интеллект, склонность к диабету или гипертонии) являются полигенными — ими управляют сразу десятки или сотни генов в сочетании с факторами среды. В таких случаях простые менделевские пропорции (3:1 или 9:3:3:1) не наблюдаются.

Попытайтесь сами объяснить, почему у старшей дочки Екатерины глаза голубые, а у её сестры Татьяны — карие, если у их отца Сергея — зелёные, у матери Елены глаза карие, у её матери Ларисы и бабушки Валентины тоже карие, тогда как у отца Елены, Бориса, глаза цвета чистого голубого неба в солнечную погоду, а по линии отца Сергея, у его матери Клавы— ореховые, и по её линии, у бабушки и дедушки — серые.

Хочется добавить, что законы Менделя в чистом виде находят своё применение, пожалуй, только в медицинской генетике для прогнозирования моногенных наследственных заболеваний, о которых много можно говорить, анализируя генетический материал каждой из 22 (с 1-й по 22-ю) пар аутосомных хромосом, обеспечивающих развитие и работу организма независимо от половой принадлежности. Но это уже другая тема — учёт мутаций в них и связанных с ними заболеваний.

В заключение хочется напомнить, что слово «фамилия» происходит от латинского familia, буквально означающего «семья», и какое бы место в генетическом смысле каждый из нас ни занимал в этом тесном сообществе по отношению друг к другу, существенно и важно прежде всего то, что мы близкие люди, связанные между собой не только родством, но и заботой друг о друге — вот что весомо, значительно и судьбоносно для этой самой фамилии.

(Продолжение следует)