Genetske mutacije privlačnih ljudi. Mutacija ljudi

Genske mutacije su molekularne mutacije koje nisu vidljive u svjetlosni mikroskop promjene u strukturi DNA. Genske mutacije uključuju sve promjene molekularna struktura DNA, bez obzira na njihovu lokaciju i utjecaj na vitalnost. Neke mutacije nemaju utjecaja na strukturu ili funkciju odgovarajućeg proteina. Drugi (veći) dio genske mutacije dovodi do sinteze neispravnog proteina koji nije u stanju obavljati svoju inherentnu funkciju. Mutacije gena uzrokuju razvoj većine nasljedni oblici patologija.

Najčešće monogene bolesti u ljudi su: cistična fibroza, hemokromatoza, adrenogenitalni sindrom, fenilketonurija, neurofibromatoza, Duchenne-Becker miopatije i niz drugih bolesti. Klinički se manifestiraju kao znakovi metaboličkih poremećaja (metabolizma) u tijelu. Mutacija može biti:

1) u zamjeni baze u kodonu, to je tzv missense mutacija(od engleskog, mis - lažno, netočno + lat. sensus - značenje) - zamjena nukleotida u kodirajućem dijelu gena, što dovodi do zamjene aminokiseline u polipeptidu;

2) u takvoj promjeni kodona koja će dovesti do zastoja u čitanju informacija radi se o tzv. besmislica mutacija(od lat. non - ne + sensus - značenje) - zamjena nukleotida u kodirajućem dijelu gena dovodi do stvaranja terminator kodona (stop kodon) i prestanka translacije;

3) kršenje čitanja informacija, pomak u okviru za čitanje, tzv pomak okvira(od engleskog okvira - okvir + pomak: - pomak, kretanje), kada molekularne promjene u DNK dovode do promjena u tripletima tijekom translacije polipeptidnog lanca.

Poznate su i druge vrste genskih mutacija. Prema vrsti molekularnih promjena razlikuju se:

podjela(od latinskog deletio - uništenje), kada se izgubi segment DNA veličine od jednog nukleotida do gena;

dupliciranja(od lat. duplicatio - udvostručenje), tj. duplikacija ili reduplikacija segmenta DNA od jednog nukleotida do cijelih gena;

inverzije(od latinskog inversio - preokretanje), tj. rotacija od 180° segmenta DNA veličine od dva nukleotida do fragmenta koji uključuje nekoliko gena;

umetanja(od lat. insertio - prilog), t j . umetanje fragmenata DNA veličine od jednog nukleotida do cijelog gena.

Molekularne promjene koje zahvaćaju jedan do nekoliko nukleotida smatraju se točkastom mutacijom.

Temeljna i razlikovna značajka genske mutacije je da 1) dovodi do promjene genetske informacije, 2) može se prenositi s generacije na generaciju.

Određeni dio genskih mutacija može se klasificirati kao neutralne mutacije, budući da ne dovode do promjena u fenotipu. Na primjer, zbog degeneracije genetski kod Ista aminokiselina može biti kodirana s dva tripleta koji se razlikuju samo u jednoj bazi. S druge strane, isti gen može se promijeniti (mutirati) u više različitih stanja.

Na primjer, gen koji kontrolira krvnu grupu AB0 sustava. ima tri alela: 0, A i B, čije kombinacije određuju 4 krvne grupe. Krvna grupa ABO klasičan je primjer genetske varijacije. normalni znakovi osoba.

Mutacije gena određuju razvoj većine nasljednih oblika patologije. Bolesti uzrokovane takvim mutacijama nazivaju se genetske ili monogene bolesti, tj. bolesti čiji je razvoj određen mutacijom jednog gena.

Genomske i kromosomske mutacije

Genomske i kromosomske mutacije uzroci su kromosomskih bolesti. Genomske mutacije uključuju aneuploidije i promjene u ploidnosti strukturno nepromijenjenih kromosoma. Otkriven citogenetskim metodama.

Aneuploidija- promjena (smanjenje - monosomija, povećanje - trisomija) broja kromosoma u diploidnom setu, a ne višekratnik haploidnog seta (2n + 1, 2n - 1, itd.).

Poliploidija- povećanje broja setova kromosoma, višestruko veće od haploidnog (3n, 4n, 5n, itd.).

Kod ljudi, poliploidija, kao i većina aneuploidija, smrtonosne su mutacije.

Najčešće genomske mutacije uključuju:

trisomija- prisutnost tri homologna kromosoma u kariotipu (na primjer, na 21. paru u Downovom sindromu, na 18. paru u Edwardsovom sindromu, na 13. paru u Patauovom sindromu; na spolnim kromosomima: XXX, XXY, XYY);

monosomija- prisutnost samo jednog od dva homologna kromosoma. S monosomijom za bilo koji od autosoma normalan razvoj zametak je nemoguć. Jedina monosomija kod ljudi koja je kompatibilna sa životom, monosomija na X kromosomu, dovodi do Shereshevsky-Turnerovog sindroma (45, X0).

Razlog koji dovodi do aneuploidije je nedisjunkcija kromosoma tijekom dijeljenje stanica tijekom stvaranja zametnih stanica ili gubitka kromosoma kao rezultat anafaznog zaostajanja, kada tijekom kretanja prema polu jedan od homolognih kromosoma može zaostajati za svim ostalim nehomolognim kromosomima. Izraz nedisjunkcija znači odsutnost odvajanja kromosoma ili kromatida u mejozi ili mitozi. Gubitak kromosoma može dovesti do mozaicizma, koji postoji učitati(normalna) stanična linija, a drugi monosomski.

Nedisjunkcija kromosoma najčešće se događa tijekom mejoze. Kromosomi koji bi se normalno dijelili tijekom mejoze ostaju spojeni i pomiču se na jedan pol stanice tijekom anafaze. Tako nastaju dvije spolne stanice, od kojih jedna ima dodatni kromosom, a druga nema taj kromosom. Kada se gameta s normalnim skupom kromosoma oplodi gametom s dodatnim kromosomom, dolazi do trisomije (tj. postoje tri homologna kromosoma u stanici); kada je gameta bez jednog kromosoma oplođena, javlja se zigota s monosomijom. Ako se monosomna zigota formira na bilo kojem autosomnom (nespolnom) kromosomu, tada se razvoj organizma zaustavlja na samom rani stadiji razvoj.

Kromosomske mutacije- Ovo strukturne promjene pojedinačni kromosomi, obično vidljivi pod svjetlosnim mikroskopom. Kromosomska mutacija uključuje veliki broj (od desetaka do nekoliko stotina) gena, što dovodi do promjene u normalnom diploidnom skupu. Iako kromosomske aberacije općenito ne mijenjaju sekvencu DNA specifičnih gena, promjene u broju kopija gena u genomu dovode do genetske neravnoteže zbog nedostatka ili viška genetskog materijala. Postoje dvije velike skupine kromosomskih mutacija: intrakromosomske i interkromosomske.

Intrakromosomske mutacije su aberacije unutar jednog kromosoma. To uključuje:

—brisanja(od latinskog deletio - uništenje) - gubitak jednog od dijelova kromosoma, unutarnjeg ili terminalnog. To može uzrokovati poremećaj embriogeneze i stvaranje višestrukih razvojnih anomalija (na primjer, podjela u području kratkog kraka 5. kromosoma, označenog kao 5p-, dovodi do nerazvijenosti grkljana, srčanih mana, retardacije mentalni razvoj). Ovaj kompleks simptoma poznat je kao sindrom "mačjeg plača", budući da u bolesne djece, zbog abnormalnosti grkljana, plač nalikuje mačjem mijaukanju;

—inverzije(od latinskog inversio - inverzija). Kao rezultat dvije točke prijeloma kromosoma, rezultirajući fragment je umetnut na svoje izvorno mjesto nakon rotacije od 180°. Kao rezultat toga, samo je redoslijed gena poremećen;

— dupliciranja(od latinskog duplicatio - udvostručenje) - udvostručenje (ili umnožavanje) bilo kojeg dijela kromosoma (na primjer, trisomija na jednom od kratkih krakova 9. kromosoma uzrokuje višestruke nedostatke, uključujući mikrocefaliju, zakašnjeli fizički, mentalni i intelektualni razvoj).

Obrasci najčešćih kromosomskih aberacija:
Podjela: 1 - terminal; 2 - međuprostorni. Inverzije: 1 - pericentrična (s hvatanjem centromera); 2 - paracentrični (unutar jednog kraka kromosoma)

Interkromosomske mutacije ili mutacije rearanžmana- izmjena fragmenata između nehomolognih kromosoma. Takve se mutacije nazivaju translokacije (od latinskog tgans - za, kroz + locus - mjesto). Ovaj:

Recipročna translokacija, kada dva kromosoma razmijene svoje fragmente;

Nerecipročna translokacija, kada se fragment jednog kromosoma transportira na drugi;

- “centrična” fuzija (Robertsonova translokacija) - spajanje dvaju akrocentričnih kromosoma u području njihovih centromera uz gubitak kratkih krakova.

Kada se kromatide probiju poprečno kroz centromere, "sestrinske" kromatide postaju "zrcalni" krakovi dvaju različitih kromosoma koji sadrže iste skupove gena. Takvi se kromosomi nazivaju izokromosomi. I intrakromosomske (delecije, inverzije i duplikacije) i međukromosomske (translokacije) aberacije i izokromosomi povezani su s fizičke promjene strukture kromosoma, uključujući one s mehaničkim lomovima.

Nasljedna patologija kao rezultat nasljedne varijabilnosti

Prisutnost zajedničkih karakteristika vrste omogućuje nam da ujedinimo sve ljude na zemlji u jednu vrstu, Homo sapiens. Ipak, lako, jednim pogledom, izdvajamo lice nama poznate osobe u masi stranci. Ekstremna raznolikost ljudi – kako unutar skupina (na primjer, raznolikost unutar etničke skupine) tako i između skupina – posljedica je njihovih genetskih razlika. Trenutačno se vjeruje da su sve intraspecifične varijacije uzrokovane nastankom i održavanjem različitih genotipova prirodni odabir.

Poznato je da haploidni ljudski genom sadrži 3,3x10 9 parova nukleotidnih ostataka, što teoretski dopušta do 6-10 milijuna gena. Međutim, podaci moderna istraživanja pokazuju da ljudski genom sadrži otprilike 30-40 tisuća gena. Otprilike trećina svih gena ima više od jednog alela, odnosno polimorfni su.

Koncept nasljednog polimorfizma formulirao je E. Ford 1940. kako bi objasnio postojanje u populaciji dvaju ili više različitih oblika kada se učestalost najrjeđeg od njih ne može objasniti samo mutacijskim događajima. Budući da je mutacija gena rijedak događaj (1x10 6), učestalost mutantnog alela, koja iznosi više od 1%, može se objasniti samo njegovim postupnim nakupljanjem u populaciji zbog selektivne prednosti nositelja te mutacije.

Mnoštvo segregacijskih lokusa, mnoštvo alela u svakom od njih, uz fenomen rekombinacije, stvara neiscrpnu ljudsku genetsku raznolikost. Izračuni pokazuju da u cijeloj povijesti čovječanstva nije bilo, nema, niti će se u dogledno vrijeme dogoditi genetsko ponavljanje, tj. Svaka rođena osoba je jedinstvena pojava u Svemiru. Jedinstvenost genetske konstitucije uvelike određuje karakteristike razvoja bolesti kod svake pojedine osobe.

Čovječanstvo se razvilo kao skupine izoliranih populacija, Dugo vrijemeživeći u istim uvjetima okoliš, uključujući klimatske i geografske značajke, obrasce prehrane, patogene, kulturne tradicije itd. To je dovelo do konsolidacije u populaciji kombinacija normalnih alela specifičnih za svakog od njih, najadekvatnijih uvjetima okoliša. Zbog postupnog širenja staništa, intenzivnih migracija i preseljavanja naroda, dolazi do situacija kada kombinacije specifičnih normalnih gena koji su korisni u određenim uvjetima ne osiguravaju optimalno funkcioniranje pojedinih tjelesnih sustava u drugim uvjetima. To dovodi do činjenice da dio nasljedne varijabilnosti, uzrokovan nepovoljnom kombinacijom nepatoloških ljudskih gena, postaje osnova za razvoj takozvanih bolesti s nasljednom predispozicijom.

Osim toga, osoba ima društveno biće prirodna selekcija odvijala se tijekom vremena u sve specifičnijim oblicima, što je također proširilo nasljednu raznolikost. Sačuvano je ono što su životinje mogle odbaciti ili, obrnuto, izgubljeno je ono što su životinje zadržale. Dakle, potpuno zadovoljenje potreba za vitaminom C dovelo je u procesu evolucije do gubitka gena L-gulonodakton oksidaze, koji katalizira sintezu askorbinska kiselina. U procesu evolucije čovječanstvo je steklo i nepoželjne karakteristike koje su izravno povezane s patologijom. Primjerice, u procesu evolucije ljudi su dobili gene koji određuju osjetljivost na toksin difterije ili na virus dječje paralize.

Dakle, osoba, kao i svaka druga biološke vrste, ne postoji oštra granica između nasljedne varijabilnosti koja dovodi do normalnih varijacija u osobinama i nasljedne varijabilnosti koja uzrokuje nastanak nasljednih bolesti. Čovjek, postavši biološka vrsta Homo sapiens, kao da je platio “razumnost” svoje vrste gomilanjem patoloških mutacija. Ova pozicija je temelj jednog od glavnih koncepata medicinska genetika o evolucijskom nakupljanju patoloških mutacija u ljudskim populacijama.

Nasljedna varijabilnost ljudskih populacija, održavana i smanjena prirodnom selekcijom, čini takozvano genetsko opterećenje.

Neke patološke mutacije mogu postojati i širiti se u populaciji povijesno dugo, uzrokujući takozvano segregacijsko genetsko opterećenje; druge patološke mutacije nastaju u svakoj generaciji kao rezultat novih promjena u nasljednoj strukturi, stvarajući mutacijsko opterećenje.

Negativan učinak genetskog opterećenja očituje se povećanom smrtnošću (odumiranje gameta, zigota, embrija i djece), smanjenom plodnošću (smanjena reprodukcija potomstva), skraćenjem životnog vijeka, socijalnom dezadaptacijom i invalidnošću, a uzrokuje i povećanu potrebu za medicinskom njegom. .

Engleski genetičar J. Hoddane prvi je skrenuo pažnju istraživača na postojanje genetskog opterećenja, iako je sam termin predložio G. Meller još kasnih 40-ih godina prošlog stoljeća. Značenje pojma “genetsko opterećenje” povezuje se s visokim stupnjem genetske varijabilnosti potrebnoj biološkoj vrsti kako bi se mogla prilagoditi promjenjivim uvjetima okoliša.

Mutacije na razini gena su molekularne strukturne promjene u DNK koje nisu vidljive svjetlosnim mikroskopom. To uključuje bilo koju transformaciju deoksiribonukleinske kiseline, bez obzira na njihov učinak na vitalnost i lokalizaciju. Neke vrste genskih mutacija nemaju utjecaja na funkciju ili strukturu odgovarajućeg polipeptida (proteina). Međutim, većina tih transformacija izaziva sintezu neispravnog spoja koji je izgubio sposobnost obavljanja svojih zadaća. Zatim ćemo detaljnije razmotriti genske i kromosomske mutacije.

Obilježja transformacija

Najčešće patologije koje izazivaju mutacije ljudskih gena su neurofibromatoza, adrenogenitalni sindrom, cistična fibroza i fenilketonurija. Ovaj popis također može uključivati ​​hemokromatozu, Duchenne-Beckerovu miopatiju i druge. Ovo nisu svi primjeri genskih mutacija. Njihovo klinički znakovi obično se javljaju metabolički poremećaji ( metabolički proces). Genske mutacije mogu uključivati:

• Supstitucija u baznom kodonu. Taj se fenomen naziva missense mutacija. U tom slučaju dolazi do zamjene nukleotida u kodirajućem dijelu, što zauzvrat dovodi do promjene aminokiseline u proteinu.
• Promjena kodona na takav način da se čitanje informacija obustavi. Taj se proces naziva besmislena mutacija. Kada se nukleotid zamijeni u ovom slučaju, formira se stop kodon i translacija se prekida.
• Poremećaj čitanja, pomak okvira. Taj se proces naziva "frameshifting". Kada se DNK podvrgne molekularnoj promjeni, tripleti se transformiraju tijekom translacije polipeptidnog lanca.

Klasifikacija

Prema vrsti molekularne transformacije postoje sljedeće genske mutacije:

• Dupliciranje. U ovom slučaju dolazi do ponovljenog dupliciranja ili udvostručavanja fragmenta DNA od 1 nukleotida do gena.
• Brisanje. U tom slučaju dolazi do gubitka fragmenta DNA od nukleotida do gena.
• Inverzija. U ovom slučaju zabilježena je rotacija od 180 stupnjeva. dio DNK. Njegova veličina može biti dva nukleotida ili cijeli fragment koji se sastoji od nekoliko gena.
• Umetanje. U ovom slučaju, dijelovi DNA su umetnuti od nukleotida do gena.

Molekularne transformacije koje uključuju od 1 do nekoliko jedinica smatraju se točkastim promjenama.

Izrazite značajke

Genske mutacije imaju brojne značajke. Prije svega treba istaknuti njihovu sposobnost nasljeđivanja. Osim toga, mutacije mogu izazvati transformaciju genetske informacije. Neke od promjena mogu se klasificirati kao tzv. neutralne. Takve genske mutacije ne izazivaju nikakve poremećaje u fenotipu. Dakle, zbog urođenosti koda, ista aminokiselina može biti kodirana s dva tripleta koji se razlikuju samo u 1 bazi. Istodobno, određeni gen može mutirati (transformirati) u nekoliko različitih stanja. Upravo takve promjene izazivaju većinu nasljednih patologija. Ako navedemo primjere genskih mutacija, možemo se okrenuti krvnim grupama. Dakle, element koji kontrolira njihove AB0 sustave ima tri alela: B, A i 0. Njihova kombinacija određuje krvne grupe. Pripadajući sustavu AB0, smatra se klasičnom manifestacijom transformacije normalnih karakteristika kod ljudi.

Genomske transformacije

Ove transformacije imaju svoju klasifikaciju. Kategorija genomskih mutacija uključuje promjene u ploidnosti strukturno nepromijenjenih kromosoma i aneuploidiju. Takve se transformacije određuju posebnim metodama. Aneuploidija je promjena (povećanje - trisomija, smanjenje - monosomija) broja kromosoma diploidnog skupa, koji nije višekratnik haploidnog. Kada se broj višestruko poveća, govorimo o poliploidiji. Ove i većina aneuploidija kod ljudi smatraju se smrtonosnim promjenama. Među najčešćim genomskim mutacijama su:

• Monosomija. U ovom slučaju prisutan je samo jedan od 2 homologna kromosoma. U pozadini takve transformacije, zdrav embrionalni razvoj je nemoguć za bilo koji od autosoma. Jedino što je kompatibilno sa životom je monosomija na kromosomu X. Ona izaziva Shereshevsky-Turnerov sindrom.
• Trisomija. U ovom slučaju u kariotipu se otkrivaju tri homologna elementa. Primjeri takvih genskih mutacija: Downov sindrom, Edwardsov sindrom, Patauov sindrom.

Faktor provokacije

Razlog razvoja aneuploidije smatra se nedisjunkcijom kromosoma tijekom procesa stanične diobe na pozadini stvaranja zametnih stanica ili gubitka elemenata zbog zaostajanja anafaze, dok se homologna veza može kretati prema polu. zaostaju za nehomolognim. Koncept "nedisjunkcije" označava odsutnost odvajanja kromatida ili kromosoma u mitozi ili mejozi. Ovaj poremećaj može dovesti do mozaicizma. U tom će slučaju jedna stanična linija biti normalna, a druga monosomna.

Nedisjunkcija u mejozi

Ovaj fenomen se smatra najčešćim. Oni kromosomi koji bi se normalno trebali podijeliti tijekom mejoze ostaju povezani. U anafazi se pomiču na jedan stanični pol. Kao rezultat toga nastaju 2 gamete. Jedan od njih ima kromosom viška, a drugom nedostaje jedan element. U procesu oplodnje normalne stanice s dodatnom vezom razvija se trisomija, a gamete s komponentom koja nedostaje razvijaju monosomiju. Kada se formira monosomna zigota za neki autosomni element, razvoj se zaustavlja u početnim fazama.

Kromosomske mutacije

Ove transformacije predstavljaju strukturne promjene elemenata. Obično se vizualiziraju pomoću svjetlosnog mikroskopa. Mutacije kromosoma obično uključuju desetke do stotine gena. To izaziva promjene u normalnom diploidnom skupu. Tipično, takve aberacije ne uzrokuju transformaciju sekvence u DNK. Međutim, kada se broj kopija gena promijeni, dolazi do genetske neravnoteže zbog nedostatka ili viška materijala. Postoje dvije široke kategorije ovih transformacija. Posebno se razlikuju intra- i interkromosomske mutacije.

Utjecaj okoline

Ljudi su evoluirali kao skupine izoliranih populacija. Živjeli su dosta dugo u istim uvjetima okoline. Posebno govorimo o prirodi prehrane, klimatskim i geografskim značajkama, kulturnim tradicijama, uzročnicima bolesti itd. Sve je to dovelo do konsolidacije kombinacija alela specifičnih za svaku pojedinu populaciju, koje su bile najprimjerenije životnim uvjetima. Međutim, zbog intenzivnog širenja prostora, migracija i preseljavanja, počele su se događati situacije da oni koji su bili u istom okruženju korisne kombinacije određeni geni u drugome prestali su osiguravati normalno funkcioniranje niza tjelesnih sustava. U tom smislu, dio nasljedne varijabilnosti uzrokovan je nepovoljnim kompleksom nepatoloških elemenata. Dakle, uzrok genskih mutacija u ovom slučaju su promjene vanjsko okruženje, životni uvjeti. To je pak postalo temelj za razvoj niza nasljednih bolesti.

Prirodni odabir

S vremenom se evolucija odvijala u specifičnijim vrstama. To je također pridonijelo širenju raznolikosti predaka. Tako su sačuvani oni znakovi koji su kod životinja mogli nestati, i obrnuto, ono što je ostalo kod životinja pometeno je. Tijekom prirodne selekcije ljudi su stekli i nepoželjne osobine koje su bile izravno povezane s bolestima. Na primjer, tijekom ljudskog razvoja pojavili su se geni koji mogu odrediti osjetljivost na polio ili difterijski toksin. Postavši Homo sapiens, ljudska je vrsta na neki način „platila svoju inteligenciju“ gomilanjem patoloških preobrazbi. Ova se odredba smatra temeljem jednog od temeljnih koncepata doktrine genskih mutacija.

Nažalost, među nama ima ljudi koji se izdvajaju iz mase nečim što je na prvi pogled odbojno i zastrašujuće. To su genetske mutacije koje čovjeka čine drugačijim, ne kao svi ostali. Ne možemo a da ne govorimo o najstrašnijim mutacijama koje ljudi mogu imati...

1. Ektrodaktilija

Kongenitalna malformacija uzrokovana kvarom sedmog kromosoma. Manifestira se nedostatkom ili nerazvijenošću prstiju i/ili stopala. Često praćen potpunim nedostatkom sluha.

2. Hipertrihoza

Ova bolest uključuje prekomjerni rast dlaka po cijelom tijelu, uključujući i lice. Prvi slučaj hipertrihoze zabilježen je u 16. stoljeću. U davna vremena takve su ljude nazivali vukodlacima ili majmunima.

3. Fibrodysplasia ossificans progresivna (FOP)

Rijetka bolest u kojoj tijelo stvara nove kosti (okoštavanje). na krivim mjestima– unutar mišića, ligamenata, tetiva i drugih vezivnih tkiva. Njihovo stvaranje može biti potaknuto traumom - modricom, posjekotinom, čak i prijelomom intramuskularna injekcija ili operacije. Nemoguće je ukloniti okoštavanje - nakon uklanjanja kost može još više narasti...

4. Progresivna lipodistrofija

“Obrnuti sindrom Benjamina Buttona” naziva se i ova bolest, jer ljudi koji pate od nje izgledaju puno starije od svoje stvarne dobi. Uslijed nasljedne genetske mutacije ili uzimanja određenih lijekova dolazi do poremećaja autoimunih mehanizama što dovodi do brzog gubitka zaliha potkožnog masnog tkiva te pojave bora i nabora. Do sada je zabilježeno samo 200 slučajeva lipodistrofije, uglavnom kod žena. Bolest nema lijeka, liječnici rade injekcije kolagena i facelifting, ali to daje samo privremeni učinak.

5. Yuner Tang sindrom

Osobe koje pate od ovog sindroma hodaju četveronoške, koriste primitivan govor i imaju urođenu otkazivanje mozga. Bolest je otkrio turski biolog Yuner Tan nakon proučavanja pet članova obitelji Ulas u ruralna područja Purica. Godine 2006. o njima je snimljen dokumentarni film pod nazivom “Obitelj hoda na sve četiri”. “Genetska priroda sindroma sugerira obrnuti korak u ljudskoj evoluciji, najvjerojatnije uzrokovan genetskom mutacijom, obrnuti proces prijelaz iz kvadropedalizma (hod na četiri uda) u dvonožac (hod na dva). U ovom slučaju sindrom odgovara teoriji isprekidane ravnoteže”, objašnjava biolog svoje otkriće.

6. Progerija

To su nepovratne promjene na koži i unutarnji organi uzrokovano s prerano starenje tijelo. Bolest pogađa jedno od 8 milijuna djece, a prosječno žive 13 godina. U Japanu je zabilježen samo jedan slučaj da je muškarac s progerijom doživio 45 godina.

7. Epidermodysplasia verruciformis

Osobe s ovim genetskim poremećajem vrlo su osjetljive na uobičajeni ljudski papiloma virus (HPV). To uzrokuje guste izrasline na tijelu koje podsjećaju na drvo. Bolest je postala poznata 2007. godine, kada je objavljen dokumentarac o 34-godišnjem Indonežaninu Dedu Koswaru. Godine 2008. muškarac je podvrgnut operaciji presađivanja "čiste" kože na glavu, ruke, noge i torzo. No, nažalost, ubrzo su se izrasline ponovno počele pojavljivati...

8. Proteusov sindrom

Sindrom je uzrokovan mutacijom u genu AKT1, a karakterizira ga brz i neproporcionalan rast kostiju i kože. Gen AKT1 odgovoran je za ispravna visina stanice, a kada dođe do kvara, neke stanice brzo rastu i dijele se, dok druge nastavljaju rasti normalnim tempom. Ovako osoba počinje izgledati nenormalno. Bolest se javlja tek šest mjeseci nakon rođenja djeteta.

9. Trimetilaminurija

Jedna od najrjeđih genetskih bolesti. Kod osobe s ovim poremećajem u tijelu se nakuplja trimetilamin, tvar s oštrim neugodan miris, koji podsjeća na miris pokvarene ribe i jaja. Izlučuje se zajedno sa znojem i stvara neugodan, smrdljiv oblak oko bolesnika. Oni koji pate od trimetilaminurije skloni su depresiji i izbjegavaju mjesta s velikim brojem ljudi.

10. Xeroderma pigmentosum

Manifestira se povećanom osjetljivošću kože na ultraljubičaste zrake. Bolest nastaje zbog mutacije proteina odgovornih za ispravljanje oštećenja DNK koja nastaju prilikom izlaganja ultraljubičasto zračenje. Pjege, suha koža, opekline na tijelu, promjene boje kože, rizik od raka - česti simptomi pigmentna kseroderma.

Ostale strukture i kompromisne strukture još uvijek se mogu pronaći u ljudskom tijelu, što je vrlo jasan dokaz da naša vrsta ima dugu evolucijsku povijest i da se nije pojavila niotkuda.

Još jedan niz dokaza za to su stalne mutacije u ljudskom genskom fondu. Većina nasumičnih genetskih promjena neutralna je, neke su štetne, a čini se da neke uzrokuju pozitivna poboljšanja. Takve korisne mutacije su sirovine koje se na kraju mogu koristiti prirodnom selekcijom i distribuirati među čovječanstvom.

Ovaj članak sadrži neke primjere korisnih mutacija...

Apolipoprotein AI-Milano

Bolesti srca jedna su od pošasti industrijaliziranih zemalja. To je nasljeđe koje nasljeđujemo iz naše evolucijske prošlosti, kada smo bili programirani da žudimo za masnoćama bogatim energijom, koje su tada bile rijedak i vrijedan izvor kalorija, a sada su uzrok začepljenja arterija. Međutim, postoje dokazi da evolucija ima potencijal koji vrijedi istražiti.

Svi ljudi imaju gen za protein zvan apolipoprotein AI, koji je dio sustava koji prenosi kolesterol kroz krvotok. Apo-AI je jedan od lipoproteina visoka gustoća(HDL), za koje se već zna da su korisni jer uklanjaju kolesterol sa stijenki arterija. Poznato je da postoji mutirana verzija ovog proteina među malom zajednicom ljudi u Italiji, nazvana apolipoprotein AI-Milano, ili skraćeno Apo-AIM. Apo-AIM djeluje još učinkovitije od Apo-AI na uklanjanje kolesterola iz stanica i otapanje arterijskog plaka, a dodatno djeluje kao antioksidans za sprječavanje nekih oštećenja uzrokovanih upalama koje se obično javljaju kod arterioskleroze. U usporedbi s drugim ljudima, osobe s Apo-AIM genom imaju značajno manji rizik od razvoja infarkta miokarda i moždanog udara, te su sada farmaceutske tvrtke planiraju na tržište staviti umjetnu verziju proteina u obliku kardioprotektivnog lijeka.

Drugi lijekovi se također proizvode na temelju druge mutacije u genu PCSK9 koja proizvodi sličan učinak. Ljudi s ovom mutacijom imaju 88% smanjen rizik od razvoja bolesti srca.

Povećana gustoća kostiju

Jedan od gena koji kontrolira gustoću kostiju kod ljudi naziva se LDL-slični receptor 5 niske gustoće ili skraćeno LRP5. Poznato je da mutacije koje oštećuju funkciju LRP5 uzrokuju osteoporozu. Ali druga vrsta mutacije može poboljšati njegovu funkciju, uzrokujući jednu od najneobičnijih mutacija poznatih kod ljudi.

Ova mutacija otkrivena je slučajno kada su mladić i njegova obitelj sa Srednjeg zapada doživjeli tešku prometnu nesreću i otišli s mjesta događaja bez ijedne slomljene kosti. Rendgenske snimke su pokazale da oni, kao i ostali članovi ove obitelji, imaju mnogo jače i gušće kosti nego što je inače slučaj. Liječnik uključen u slučaj izvijestio je da "nitko od ovih ljudi, čija je dob bila od 3 do 93 godine, nikada nije slomio kost". Naime, pokazalo se da nisu samo imuni na ozljede, već i na normalu degeneracija povezana sa starenjem kostur. Neki od njih su imali dobroćudnu koštanu izraslinu na nepcu, ali osim ove bolesti nije bilo drugih nuspojave- osim toga, kako je članak suhoparno primijetio, to je otežavalo plivanje. Kao i kod Apo-AIM-a, neke farmaceutske tvrtke istražuju mogućnost korištenja kao početne točke za terapije koje bi mogle pomoći osobama s osteoporozom i drugim bolestima kostura.

Otpornost na malariju

Klasičan primjer evolucijske promjene kod ljudi je mutacija u hemoglobinu nazvana HbS, koja uzrokuje da crvena krvna zrnca poprimaju zakrivljeni oblik srpa. Prisutnost jedne kopije daje otpornost na malariju, dok prisutnost dvije kopije uzrokuje razvoj anemija srpastih stanica. Ali sada ne govorimo o ovoj mutaciji.

Godine 2001. talijanski istraživači koji su proučavali stanovništvo afričke države Burkina Faso otkrili su zaštitni učinak povezan s drugom varijantom hemoglobina nazvanom HbC. Osobe sa samo jednom kopijom ovog gena imaju 29% manji rizik od zaraze malarijom, dok osobe s dvije kopije mogu uživati ​​u smanjenju rizika od 93%. Osim toga, ova varijanta gena uzrokuje, u najgorem slučaju, blagu anemiju, a nimalo iscrpljujuću bolest srpastih stanica.

Tetrokromatski vid

Većina sisavaca ima nesavršen kromatski vid jer imaju samo dvije vrste retinalnih čunjića, stanica retine koje razlikuju različite nijanse boja. Ljudi, kao i drugi primati, imaju tri takve vrste, nasljeđe prošlosti kada se dobar kromatski vid koristio za pronalaženje zrelog, jarko obojenog voća i davao prednost za opstanak vrste.

Gen za jedan tip retinalnog stošca, koji je uglavnom odgovoran za plavu nijansu, pronađen je na kromosomu Y. Oba druga tipa, osjetljiva na crvenu i zelenu boju, nalaze se na kromosomu X. Zbog činjenice da muškarci imaju samo jedan X kromosom, mutacija koja oštećuje gen odgovoran za crvenu ili zelena nijansa, dovest će do crveno-zelene daltonizam, dok će žene zadržati rezervnu kopiju. To objašnjava činjenicu zašto je ova bolest gotovo isključivo ograničena na muškarce.

No postavlja se pitanje: što se događa ako mutacija gena odgovornog za crvenu ili zelenu boju ne ošteti gen, već pomakne raspon boja za koji je odgovoran? Geni odgovorni za crvenu i zelene boje, upravo su se tako i pojavile, kao posljedica duplikacije i divergencije jednog nasljednog gena čunjića retine.

Za muškarca to ne bi bila značajna razlika. I dalje bi imao tri receptora za boju, samo bi set bio drugačiji od našeg. Ali ako se to dogodi jednom od gena čunjića u ženinoj mrežnici, tada bi geni za plavu, crvenu i zelenu bili na jednom X kromosomu, a modificirani četvrti bi bio na drugom... što znači da bi ona imala tamo četiri različita receptora za boju. Ona bi bila, poput ptica i kornjača, pravi "tetrakromat", teoretski sposoban razlikovati nijanse boja koje svi drugi ljudi ne mogu zasebno vidjeti. Znači li to da je mogla vidjeti potpuno nove boje koje su svima drugima nevidljive? Ovo je otvoreno pitanje.

Imamo i dokaze da je u u rijetkim slučajevima ovo se već dogodilo. Tijekom studije razlikovanja boja, barem jedna žena pokazala se točno onako kako se očekuje od pravog tetrakromata.

Već smo oko Razgovarali smo s vama o Concetti Antico– umjetnica iz San Diega, ona je tetrakromat.

Manja potreba za snom

Nije svima potrebno osam sati sna: znanstvenici sa Sveučilišta u Pennsylvaniji otkrili su mutaciju u malo proučenom genu BHLHE41, koji, prema njihovom mišljenju, omogućuje osobi da se u potpunosti odmori dulje kratko vrijeme spavati. U studiji su istraživači zamolili par neidentičnih blizanaca, od kojih je jedan imao gore spomenutu mutaciju, da se suzdrže od sna 38 sati. "Mutant blizanac" i Svakidašnjica spavao samo pet sati - sat manje od brata. A nakon deprivacije napravio je 40% manje pogrešaka u testovima i trebalo mu je manje vremena da u potpunosti obnovi kognitivnu funkciju.

Prema znanstvenicima, zahvaljujući ovoj mutaciji, osoba provodi više vremena u stanju "dubokog" sna, što je neophodno za potpunu obnovu fizičke i mentalne snage. Naravno, ova teorija zahtijeva temeljitiju studiju i daljnje eksperimente. Ali za sada izgleda vrlo primamljivo - tko ne želi da ima više sati u danu?

Hiperelastična koža

Ehlers-Danlosov sindrom je genetska bolest vezivnog tkiva koja zahvaća zglobove i kožu. Unatoč broju ozbiljne komplikacije, ljudi s ovom bolešću mogu bezbolno saviti svoje udove pod bilo kojim kutom. Joker u Mračnom vitezu Christophera Nolana djelomično se temelji na ovom sindromu.

Eholokacija

Jedna od sposobnosti koju svaka osoba posjeduje u jednom ili drugom stupnju. Slijepe osobe se njime nauče savršeno služiti, a superjunak Daredevil uvelike se temelji na njemu. Možete testirati svoju vještinu ustajanjem zatvorenih očiju u središtu sobe i glasno škljocajući jezikom u različitim smjerovima. Ako ste majstor eholokacije, možete odrediti udaljenost do bilo kojeg objekta .

Vječna mladost

Zvuči puno bolje nego što zapravo jest. Tajanstvena bolest nazvana "Sindrom X" sprječava osobu da ikad pokaže znakove odrastanja. Poznat primjer- Brooke Megan Greenberg, koja je doživjela 20 godina i još uvijek fizički i psihički ostala na razini dvogodišnjeg djeteta. Poznata su samo tri slučaja ove bolesti.

Neosjetljivost na bol

Tu sposobnost pokazao je superjunak Kick-Ass - ovo je prava bolest koja ne dopušta tijelu da osjeti bol, toplinu ili hladnoću. Sposobnost je prilično herojska, ali zahvaljujući njoj osoba se lako može ozlijediti, a da toga nije svjesna i prisiljena je živjeti vrlo pažljivo.

Supersila

Jedna od najpopularnijih sposobnosti među superherojima, ali jedna od najrjeđih u stvarnom svijetu. Mutacije povezane s nedostatkom proteina miostatina dovode do značajnog povećanja mišićna masa osoba bez rasta masnog tkiva. Postoje samo dva poznata slučaja takvih nedostataka među svim ljudima, i to u jednom od njih dvogodišnje dijete Ima tijelo i snagu bodybuildera.

zlatna krv

Krv s nultim Rh faktorom, najrjeđa na svijetu. U proteklih pola stoljeća pronađeno je samo četrdesetak ljudi s ovom krvnom grupom, ovaj trenutakŽivih je samo devet. Rh nula odgovara apsolutno svima, budući da nema antigena u Rh sustavu, ali njegove nositelje može spasiti samo isti "zlatni krvni brat".

Budući da znanstvenici već dugo proučavaju slična pitanja, postalo je poznato da je moguće dobiti nultu skupinu. To se postiže pomoću posebnih zrna kave koja mogu ukloniti aglutinogen B iz crvenih krvnih stanica. Takav sustav nije radio relativno dugo, jer je bilo slučajeva nekompatibilnosti takve sheme. Nakon toga je postao poznat još jedan sustav koji se temeljio na radu dviju bakterija - enzim jedne od njih ubio je aglutinogen A, a drugi B. Stoga su znanstvenici zaključili da je druga metoda formiranja nulte skupine najučinkovitija i sigurno. Zato, Američka tvrtka još uvijek vrijedno radi na razvoju posebnog uređaja koji će učinkovito i djelotvorno pretvarati krv iz jedne krvne grupe u nultu. A takva nulta krv bit će idealna za sve ostale transfuzije. Dakle, pitanje darivanja neće biti tako globalno kao što je sada i svi primatelji neće morati toliko dugo čekati da prime krv.

Znanstvenici su stoljećima razbijali glavu o tome kako stvoriti jednu jedinstvenu univerzalnu skupinu, ljude s kojima će postojati minimalan rizik za razne bolesti i nedostatke. Stoga je danas postalo moguće "nulirati" bilo koju krvnu grupu. To će značajno smanjiti rizik od raznih komplikacija i bolesti u bliskoj budućnosti. Tako su studije pokazale da i kod muškaraca i kod žena najmanji rizik razvoj ishemijske bolesti srca. Slična promatranja provode se više od 20 godina. Ti su ljudi odgovarali na specifična pitanja o svom zdravlju i načinu života tijekom određenog vremenskog razdoblja.

Svi postojeći podaci objavljeni su na raznim izvorima. Sve studije dovele su do činjenice da ljudi s nultom skupinom zapravo manje obolijevaju i imaju najmanju vjerojatnost razvoja koronarne arterijske bolesti. Također je vrijedno napomenuti da Rh faktor nema nikakav specifičan učinak. Dakle, nulta krvna grupa nema nikakav Rh faktor, koji može odvojiti jednu ili drugu grupu. Jedan od naj važni razlozi Pokazalo se da svaka krv također ima različitu koagulabilnost. To dodatno komplicira situaciju i dovodi znanstvenike u zabludu. Ako pomiješate nultu skupinu s bilo kojom drugom i ne uzmete u obzir razinu koagulacije, to može dovesti do razvoja ateroskleroze i smrti osobe. Trenutačno tehnologija pretvaranja jedne krvne grupe u nultu nije toliko raširena da bi je mogla koristiti svaka bolnica. Stoga, samo one zajedničke medicinski centri koji rade za visoka razina. Nulta skupina je novo dostignuće i otkriće medicinskih znanstvenika, koje danas nije svima poznato.

Navikli smo reći da je svaka osoba jedinstvena, podrazumijevajući dubinu unutrašnji svijet, ali ponekad se rađaju ljudi koji se iz opće mase izdvajaju ne samo svojim karakterom, već i izgledom. Reći ćemo vam o 10 najstrašnijih genetskih mutacija koje se u izoliranim slučajevima javljaju kod ljudi.

1. Ektrodaktilija

Jedna od kongenitalnih malformacija kod koje prsti i/ili stopala potpuno nedostaju ili su nerazvijeni. Uzrokovan kvarom sedmog kromosoma. Često je pratilac bolesti potpuna odsutnost saslušanje

2. Hipertrihoza

Tijekom srednjeg vijeka ljudi sa sličnim genskim defektom nazivani su vukodlacima ili majmunima. Ovu bolest karakterizira pretjerani rast dlaka po cijelom tijelu, uključujući lice i uši. Prvi slučaj hipertrihoze zabilježen je u 16. stoljeću.

3. Fibrodysplasia ossificans progresivna (FOP)

Rijetka genetska bolest u kojoj tijelo počinje stvarati nove kosti (okoštavanja) na krivim mjestima - unutar mišića, ligamenata, tetiva i drugih vezivnih tkiva. Svaka ozljeda može dovesti do njihovog stvaranja: modrica, posjekotina, prijelom, intramuskularna injekcija ili operacija. Zbog toga se okoštavanja ne mogu ukloniti: nakon kirurška intervencija kost može samo ojačati. Fiziološki, osifikacije se ne razlikuju od običnih kostiju i mogu izdržati značajna opterećenja, ali se ne nalaze tamo gdje bi trebale biti.

4. Progresivna lipodistrofija

Ljudi koji pate od ovog neobičnog stanja izgledaju mnogo starije od svoje dobi, zbog čega se ponekad naziva "obrnuti sindrom Benjamina Buttona". Zbog nasljedne genetske mutacije, a ponekad i kao posljedica uporabe određenih lijekovi Poremećeni su autoimuni mehanizmi u tijelu, što dovodi do brzog gubitka zaliha potkožnog masnog tkiva. Najčešće pati masnog tkiva lice, vrat, gornji udovi i torzo, što rezultira borama i naborima. Do sada je potvrđeno samo 200 slučajeva progresivne lipodistrofije, a uglavnom se razvija kod žena. U liječenju liječnici koriste inzulin, facelifting i injekcije kolagena, ali to daje samo privremeni učinak.

5. Yuner Tang sindrom

Yuner Tanov sindrom (UTS) karakterizira prije svega činjenica da ljudi koji ga boluju hodaju četveronoške. Otkrio ju je turski biolog Yuner Tan nakon proučavanja pet članova obitelji Ulas u ruralnoj Turskoj. Osobe sa SUT najčešće koriste primitivan govor i imaju urođeni nedostatak mozga. Godine 2006. snimljen je dokumentarni film o obitelji Ulas pod nazivom “Obitelj hoda na sve četiri”. Tan to opisuje na sljedeći način: "Genetska priroda sindroma sugerira obrat ljudske evolucije, najvjerojatnije uzrokovan genetskom mutacijom, poništavajući prijelaz s četveronožnog (hodanje na četiri uda) na dvonožni (hodanje na dva uda). U ovom slučaju, sindrom odgovara ravnoteži intermitentne teorije.

6. Progerija

Javlja se kod jednog djeteta od 8 000 000. Ovu bolest karakteriziraju nepovratne promjene na koži i unutarnjim organima uzrokovane preranim starenjem organizma. Prosječno trajanjeŽivotni vijek oboljelih od ove bolesti je 13 godina. Poznat je samo jedan slučaj u kojem je pacijent navršio četrdeset pet godina. Slučaj je zabilježen u Japanu.

7. Epidermodysplasia verruciformis

Jedan od najrjeđih kvarova gena. Njegove vlasnike čini vrlo osjetljivima na rašireni humani papiloma virus (HPV). Kod takvih osoba infekcija uzrokuje rast brojnih kožnih izraslina koje po gustoći podsjećaju na drvo. Bolest je postala općepoznata 2007. godine nakon što se na internetu pojavila snimka 34-godišnjeg Indonežanina Dedea Kosvare. 2008. stradao je muškarac složena operacija ukloniti šest kilograma izraslina s glave, ruku, nogu i trupa. Transplantirana je na operirane dijelove tijela nova koža. Ali, nažalost, nakon nekog vremena izrasline su se opet pojavile.

8. Proteusov sindrom

Proteusov sindrom uzrokuje brz i neproporcionalan rast kostiju i kože, uzrokovan mutacijom u genu AKT1. Upravo je taj gen odgovoran za pravilan rast stanica. Zbog kvara u njegovom radu, neke stanice ubrzano rastu i dijele se, dok druge nastavljaju rasti normalnim tempom. To dovodi do nenormalnog izgled. Bolest se ne javlja odmah nakon rođenja, već tek u dobi od šest mjeseci.

9. Trimetilaminurija

Spada u najrjeđe genetske bolesti. Ne postoji čak ni statistika o njegovoj distribuciji. Kod oboljelih od ove bolesti trimetilamin se nakuplja u tijelu. Ova tvar s oštrim neugodnim mirisom, koji podsjeća na miris pokvarene ribe i jaja, izlučuje se zajedno sa znojem i stvara neugodan smrdljivi jantar oko bolesnika. Naravno, ljudi s takvim genetskim poremećajem izbjegavaju gužve i skloni su depresiji.

10. Xeroderma pigmentosum

Ovaj nasljedna bolest koža se pojavljuje u preosjetljivost osoba na ultraljubičaste zrake. Nastaje zbog mutacija proteina odgovornih za ispravljanje oštećenja DNK koja nastaju pri izlaganju ultraljubičastom zračenju. Prvi simptomi obično se javljaju u ranom djetinjstvu (do 3 godine): kada je dijete na suncu, nakon samo nekoliko minuta izlaganja dobije ozbiljne opekline sunčeve zrake. Bolest je također karakterizirana pojavom pjega, suhom kožom i neujednačenom promjenom boje. koža. Prema statistikama, osobe s pigmentnom kserodermom su izloženije većem riziku od razvoja raka od ostalih - u nedostatku odgovarajućih preventivnih mjera, otprilike polovica djece koja boluju od kseroderme razvije jednu ili drugu do desete godine. Rak. Postoji osam vrsta ove bolesti različite težine i simptoma. Prema europskim i američkim liječnicima, bolest se javlja kod otprilike četiri osobe od milijun.