Знайте свои гены
Шрифт:
«Умножение» путем деления
Мы вошли в жизнь, как это показано здесь, единственной живой клеткой с 46 хромосомами. Проследим же развитие этой клетки (рис. 5) — ее деление (процесс, называемый митозом) — на модели клетки, содержащей для простоты одну-единственную пару хромосом.
Рис. 5. Поэтапное деление клетки (митоз).
Первый этап: видна единственная клетка с парой хромосом, развитие которых мы собираемся проследить.
Второй этап:
Третий этап: в каждой паре хромосомы отделяются одна от другой; ядро клетки и сама клетка начинают делиться.
Четвертый этап: партнеры из каждой пары находятся теперь в двух новых клетках. Мы видим, что из одной первоначальной образовались две клетки. Весь процесс деления клетки повторяется бесконечно и в итоге приводит к образованию всех клеток в человеческом теле.
Нормальный процесс деления клетки может быть нарушен, хромосомы яйцеклетки или сперматозоида могут быть аномальными уже во время оплодотворения. И в том и в другом случае последствия почти всегда бывают весьма печальными. Поскольку теперь дефекты хромосом в достаточной мере известны, рассмотрим проистекающие отсюда отклонения несколько подробнее.
Установлена связь некоторых врожденных дефектов или их сочетаний (синдромов) с определенными аномалиями отдельных хромосом. Хромосомные нарушения встречаются примерно у 1 из 200 живорожденных детей. В одних только Соединенных Штатах Америки ежегодно рождается около 20 000 детей с хромосомными аномалиями. Эта цифра охватывает такие случаи, как болезнь Дауна, синдромы, обусловь ленные нарушениями в половых хромосомах и структурными дефектами хромосом.
Конечно, хромосомные аномалии, которые встречаются в абортированных эмбрионах и плодах, чаще всего очень серьезны. Беременности с такими аномалиями приводят к рождению младенцев с тяжелыми врожденными дефектами: очень маленькая голова (черепно-лицевые деформации), катаракта, заячья губа и волчья пасть, одна ноздря, ненормальные уши, недоразвитая нижняя челюсть и пороки сердца — вот только немногие из аномалий [10] . При этом следует помнить, что в сущности любая распознаваемая хромосомная аномалия может быть диагносцирована на раннем сроке беременности, когда родителям еще не поздно принять решение об аборте (см. гл. 15).
10
Это верно, если перечисленные дефекты являются комбинированными. В случае изолированного дефекта (только заячья губа) хромосомные нарушения не обязательны и чаще всего отсутствуют (см. гл. 9—11). — Прим. ред.
Выкидыши
Частота хромосомных аномалий у самопроизвольно абортированных плодов (выкидышей) и эмбрионов значительно выше, чем у новорожденных. Большинство (около 45 %) хромосомно ненормальных плодов, исследованных после самопроизвольного аборта, имеют в каждой клетке лишнюю хромосому. Кроме того, около 20 % выкидышей из той же группы оказываются лишенными одной Х-хромосомы — состояние, которое называется синдромом Тёрнера (см. гл. 3). Поскольку подавляющее большинство выкидышей происходит в первые три месяца беременности и столь многие из эмбрионов и плодов оказываются дефектными, часто говорится, что выкидыши на этой стадии благо, «все к лучшему». Видимо, природа действует так, чтобы избавить нас от больших уродств.
Пилюли
Женщины, принимающие противозачаточные пилюли, должны побеспокоиться не только о собственном здоровье, но и о судьбе своего будущего ребенка еще до его зачатия. Во время исследований, посвященных этому вопросу, канадский ученый, профессор Д. X. Карр заметил, что у эмбрионов и плодов, появившихся на свет в результате самопроизвольных выкидышей, хромосомные аномалии встречаются чаще, если женщина до начала беременности в течение полугода принимала противозачаточные пилюли. Однако он не обнаружил, чтобы женщины, принимавшие противозачаточные средства внутрь в другие периоды, включая и очень близкий ко времени зачатия, имели бы детей с повышенной
Новые технические методы
Обычные микроскопические методы диагностики хромосомных аномалий не выявляют структурных изменений, если они не превышают одной десятой длины хромосомы. Использование новых методов окраски, выявляющих поперечную исчерченность хромосом (см. рис. 3), обогатило наши возможности. Например, при изучении причин умственной отсталости у 70 детей была применена стандартная методика окрашивания хромосом. Первоначальные результаты показали, что все дети имели нормальные хромосомы. Однако применение нового метода окраски хромосом выявило у четырех детей серьезные хромосомные аномалии, не замеченные при обычной процедуре. В настоящее время использование этих новых методических приемов широко доступно в большинстве медицинских центров.
Иногда хромосом оказывается слишком много.
Чаще всего такие аномалии возникают в процессе деления клетки. Этот процесс легче понять при внимательном рассмотрении рис. 6, который представляет собой ту же основную схему, что и приведенная на рис. 4: этапы 1, 2, 3, 4 идентичны. Основное различие мы видим на следующих этапах.
Рис. 6. Аномальное деление клетки (например, в яичнике), в результате которого образуется одна клетка с лишней хромосомой
Пятый этап: клеточное ядро и клетка, в которой оно находится, начинают делиться, а нормального распределения хромосом не происходит.
Шестой этап: обе хромосомы одной пары остаются в одной клетке, скажем в яйцеклетке, а вторая, дочерняя, клетка оказывается лишенной данной хромосомы. Чаще всего это происходит с 21-й хромосомой.
Когда яйцеклетка с лишней хромосомой оплодотворяется нормальным сперматозоидом, возникает зародышевая клетка (зигота) с этой лишней хромосомой. Нарушение расхождения хромосом может начаться еще ранее, например между третьим и четвертым этапами. В результате возникает сперматозоид (или яйцеклетка) с лишней или недостающей хромосомой. Индивид, рожденный с лишней 21-й хромосомой (рис. 7) во всех или многих клетках, будет проявлять признаки болезни Дауна (трисомия 21). Этот наиболее распространенный хромосомный тип болезни Дауна, составляющий почти 96 % всех случаев упомянутого заболевания, считается ненаследуемым вариантом. У остальных 4 % живорожденных детей с болезнью Дауна имеются перестройки хромосом, которые часто передаются по наследству.
Рис. 7. Аномальное число хромосом (47), характерное для болезни Дауна.
Для этой болезни типична лишняя 21-я хромосома.
Феномен нерасхождения с возникновением лишней хромосомы касается не только 21-й хромосомы (болезнь Дауна), но может произойти и с 13-й, 18-й и любой другой хромосомой. Почти во всех этих случаях у ребенка обнаруживаются тяжелые нарушения развития. Особенно интересно и важно следующее обстоятельство: в большинстве случаев появления лишней хромосомы у новорожденного возраст матери достигает по крайней мере 35 лет (см. гл. 15). Имеются какие-то неизвестные факторы, способствующие нерасхождению хромосомы, что приводит к возникновению синдромов трисомии. Такими факторами, в частности, считаются: облучение рентгеновскими лучами (и не обязательно во время беременности!), вирусная инфекция, диабет или болезнь щитовидной железы у матери и даже наличие фтористых соединений в питьевой воде. Неоднократно было также подмечено, что некоторые из серьезных хромосомных аномалий, включая болезнь Дауна, могут возникать «вспышками». Например, значительное число пораженных детей рождается в одну осень или зиму. Это наталкивает на мысль о роли вирусов в нарушении деления клеток эмбриона.