Мать и дитя

1135. В наше время, среди бесчисленных новых открытии и новых сведений, каждый человек, независимо от профессии, должен знать, как функционирует и развивается клетка, должен знать законы и причины воспроизведения человека, должен попытаться лично на себе и на близких родственниках открыть источники нарушения наследственного достояния.

Без привлечения и сотрудничества широких ответственных кругов, генетикам и врачам не удастся полностью использовать все источники, пораженные генетическими аномалиями биологического достояния, наследованного индивидуумом, семьей или населением определенных географических областей.

К сожалению, речь идет о новых, сложных, менее доступных понятиях, но все же мы должны не пренебрегать генетикой, которая является полезной для каждого из нас. В качестве детских врачей мы нередко являемся свидетелями драм в семьях молодоженов, которые только после того, как у них появились потомки, смогли открыть появление наследственных аномалий. Появление наследственного нерекуперабельного[105] заболевания обусловливает тяжелую, непреходящую недостаточность в соответствующей семье. Широкие общественные круги должны расширить общие данные, существующие до настоящего времени относительно наследственности: наследственный сифилис, наследственность «крови», понятия «о грехе» или о «виновности», неизлечимость всех наследуемых заболеваний и т. д.

1135бис. Наследственность определяется как передача нормальных и болезненных признаков из поколения в поколение.

Наука, которая изучает наследственность, получила название генетики (от греч. «genesis» — рождение). Как было показано в пунктах 26 и 27, посредниками, передающими наследственность, являются герминальные клетки или гаметы (от греч. gametes — супруги), а именно: сперматозоид, мужская клетка, которая обозначается знаком ♂ и яйцо (женская клетка), которая обозначается знаком ♀. Эти две герминативные[106] клетки — сперматозоид и яйцо — соединяются и образуют яйцеклетку, из которой затем развивается человеческий организм.

Человек, как и всякий другой живой организм (животный или растительный), получает от родителей определенное биологическое наследство, определенное генетическое или наследственное достояние. Вследствие наследственности 2 индивида определенного вида могут воспроизвести только индивид того же вида; например, кошка может родить только кошку. Другими словами: наследственность обеспечивает постоянство особенностей различных видов живых существ.

В то же время в результате генетической передачи каждый индивидуум определенного вида является единственным в своем роде. Его генетическое достояние состоит из элементов, полученных от предков, но согласно законам повторных сочетаний создается определенная совокупность строго индивидуальных генов. Настоящие близнецы («однояйцевые») представляют собой единственное исключение из этого правила; с наследственной точки зрения они являются двумя экземплярами одной и той же особи.

Следовательно, наследственность действует в двух противоположных направлениях: с одной стороны, продолжает общие признаки вида, а с другой стороны — индивидуализирует его.

1136. Законы Менделя. 1900-й год следует считать началом современной генетики, основанной на новом рассмотрении законов Менделя; до тех пор только Вейсман — профессор из Фрайбурга — внес научный вклад в область генетики как своими опытами, так и некоторыми умозрительными заключениями, оказавшимися в своем большинстве гениальными и пророческими.

Приводим из «Сообщения биолога», автором которого является д-р Жан Ростан (Рум. энциклоп. издательство, 1975), статью: «То обстоятельство, — говорит Вейсман, — что ядра женского яйца и семенной клетки вместо того, чтобы расплавиться одно в другом с некоторой нерегулярностью, регулярно располагают свои нити (то есть хромосомы), по две, парами одна против другой, составляя таким образом новое ядро — ядро сегментации, достаточно убедительно доказывает, что организованное ядерное вещество является единственным агентом наследственных тенденций.

Таким образом, — пишет Вейсман, — только ядерное вещество может быть переносчиком наследственных тенденций… Сущность наследственности состоит в передаче ядерного вещества, обладающего специфической молекулярной структурой».

Научная революция Менделя

В 1900 году (цитируется по Жан Ростану) голландский ботаник де Врис публикует два сообщения относительно гибридизации различных растений; в одном из них он указывает, что сущность его открытий была «сообщена» намного раньше монахом по имени Мендель, работа которого настолько редко цитировалась, что он ознакомился с ней только после того, как он почти закончил свою работу.

В апреле того же года немецкий ботаник Карл Корренс сообщил в свою очередь результаты, которые полностью совпадают с результатами Менделя; он тоже вначале считал себя первооткрывателем.

И наконец, в июне 1900 года австрийский ботаник Эрих Чермак, в свою очередь, сопоставил свои опыты с опытами Менделя, о которых он узнал только по окончании своих собственных экспериментов.

Кто был этот Мендель, опыты которого были трижды вновь открыты?

Его простая жизнь прошла совершенно незаметно.

Иоганн Мендель, родившийся в Гайнцендорфе (Моравия) 22 июля[107] 1822 года (в том же году, как и Луи Пастер), был крестьянского происхождения. В возрасте 11 лет он поступает в Лайпнике в школу, а затем кончает школу[108] из Троппау (Опава) и университетский курс в Вене, после чего посвящает себя монашеству[109]. В 1843 году он был допущен в качестве послушника в августинский монастырь в Брно и был посвящен в иеромонахи в 1847 году, получив имя «брат Грегор».

Несмотря на отсутствие университетского диплома, Мендель преподает естественные науки и элементарную физику в высшем учебном заведении в Брно; дважды он безуспешно участвует в конкурсах для занятия более высоких постов[110].

Был назначен прелатом в 1868 году[111] и умер в 1884 году.

В 1856 году (в возрасте 34 лет) он в монастырском саду занялся гибридизацией гороха; цель его начальных работ весьма скромная: он предполагал начать на декоративных растениях искусственную поленизацию[112] для получения новой расцветки, но по мере увеличения числа скрещиваний и разнообразия выращиваемых им видов, начальное намерение расширяется. Он понимает, что перед ним выдвигается вопрос наследственности и что он должен понять и интерпретировать полученные им результаты. Действительно, они вскоре произвели на него большое впечатление своей регулярностью, ясностью и постоянством, позволяя их выразить математическим путем. В этих целях он разработал гипотезы, которые навели его на новые опыты.

В конце концов Мендель, после осуществления многих тысяч искусственных оплодотворений и исследований десятков тысяч семян, считает себя вправе опубликовать общие выводы, имевшие форму и ценность настоящих законов и ставших предметом сообщений на заседании общества истории естественных наук в Брно в форме доклада под заглавием: «Исследования по вопросу растительных гибридов».

Этот доклад, содержавший 2 сообщении с промежутком в 1 месяц (8 февраля и 8 марта 1865 года), был одним из самых гениальных творений человеческого ума. На протяжении приблизительно 50 страниц, в которых автор сообщает результаты 8 лет упорного труда, излагается вся история его открытий и, больше того, новые пути мышления в биологии.

С точки зрения важности и последствий это произведение можно сравнить только с работами Луи Пастера в бактериологии.

«К сожалению, именно значимость и исключительная оригинальность этой работы сделали ее недоступной для современников. Несмотря на все старания Менделя обратить на нее внимание официальных специалистов, и, в частности, того же Негеля, который разработал искусную теорию наследственности, он не встретил одобрения и вынужден был прекратить свои исследования.

Должно было пройти 35 лет для того, чтобы доклад о растительных гибридах был бы вновь взят на рассмотрение благодаря Вильгельму Фоке, который коротко сослался на него в своей работе о гибридных растениях.

Повторное открытие „менделизма“ всколыхнуло научный мир.

Три ученых почти одновременно и независимо друг от друга вдохнули жизнь в открытие, сделанное задолго до того никому не известным монахом, любителем ботаники, который силой своего гения, превзошел значительно всех выдающихся представителей эпохи. Этот выдающийся доклад, похороненный в страницах провинциальной публикации[113], произвел огромное впечатление на современные умы.

В чем состоит исключительная важность революции, которую осуществил Мендель?

Прежде всего, Мендель сумел выбрать для скрещивания соответствующие, весьма стабильные сорта гороха, обладавшие различными, хорошо обозначенными признаками: эти различия были представлены формой и окраской зрелых зерен гороха (сморщенных или гладких, зеленых или желтых); формой зрелого стручка, окраской стручка и оболочки, длиной стеблей гороха. Кроме того, у него была гениальная интуиция в поисках надлежащих путей в лабиринте наследственных явлений, он изучал не общие сходства предков и потомков, но наличие или отсутствие определенного частного свойства. Вместо того, чтобы мыслить „организм“, Мендель мыслил „признак“.

Из результатов осуществленных скрещиваний Мендель сумел сформулировать законы, позволившие ему предусмотреть результаты последовавших скрещиваний».

Мы здесь не приводим опыт Менделя на гладких и морщинистых зернах гороха. Скрещивая гладкий горох с морщинистыми, он отметил, что в первом поколении все зерна гороха были гладкими; во втором поколении (варианты гороха первого поколения воспроизводятся между собой) отмечается, как вновь появляется признак «сморщенного гороха», притом, он отмечается у 1/4 семян этого поколения; остальные 3/4 семян остались гладкими (см. рис. 183).

Позже другие исследователи осуществили подобные опыты на различных животных (рис. 184 и 185).

Были получены следующие результаты:

— наследственные признаки остаются индивидуализированными: особенность «гладкого гороха» и особенность «сморщенного гороха» остаются независимыми один от другого; не существует никаких промежуточных форм;

— некоторые особенности не всегда появляются; в первом поколении, в котором все особи были гибридами — «гладкий» и «сморщенный» горох, — все зерна обладали гладким признаком; все же признак «сморщенный» не исчез, а он вновь появился в следующем поколении; следовательно, признак «гладкий» является доминирующим, а признак «сморщенный» является рецессивным.

Необходимо понять значение терминов «доминирующий» и «рецессивный», которые используются при описании любой наследственной болезни.

1137. Хромосомы. Термин «хромосома» впервые применил в 1888 году немецкий анатом Вальдейер; он отметил особенность, состоящую в выборочной абсорбции некоторых красящих веществ (khroma — расцветка: soma — тело). Хромосомы являются носителями наследственности.

Все то, что мы биологически наследуем от родителей, находится в яйце первичной клетки каждого индивидуума; несмотря на кажущуюся простоту, это явление комплексно и дифференцированно. Можно считать настоящим чудом, что в одной клетке содержатся все видимые и невидимые особенности, наследованные от наших родителей, и что вместе с соединением сперматозоида с женским яйцом роль передатчика признаков родителей и их наследственная функция окончательно заканчивается. В настоящее время не существует никаких сомнений в том, что роль отца ограничивается мужской клеткой — сперматозоидом. Что же касается матери, то многие полагают, что она может во время беременности передавать кое-какие свои личные особенности существу, которое она носит в своем чреве. В действительности, начиная с момента, когда женское яйцо подвергнуто изгнанию из яичника, мать уже ничего не может передавать плоду и он получает от нее только пищу и теплоту.

В частности после исследований, которые осуществил Морган, известно, что местоположением биологического наследия являются определенные образования герминативных клеток, а именно ядро этих клеток и, точнее, частицы, которые называются хромосомами. Хромосомы имеют форму мельчайших нитей, занимающих весьма малое пространство в клетке и нужны миллионы хромосом для того, чтобы достигнуть размеров песчинки; все же эта столь мелкая частица в состоянии обусловить формирование ребенка, являющегося потомком своих родителей, а не каким-либо представителем человеческого вида.

Больше того, эти мелкие частицы могут быть обнаружены в ядре только в моменты клеточного деления. В действительности хромосомы постоянно существуют в каждом ядре; когда клетка не находится в процессе деления, их нельзя обнаружить. Когда в клетке начинается процесс деления, хромосомы конденсируются и становятся видимыми (см. рис. 186). В этом состоянии конденсации они уже не играют командующей роли в процессе клеточного синтеза. Хромосомы удваиваются таким образом, что в этих двух клетках, полученных путем деления — «дочерние клетки» — может быть с точностью обнаружен набор хромосом, как и в начальной клетке — «материнской». Вместе с окончанием процессов клеточного деления хромосомы восстанавливают свое обычное состояние и уже не могут обнаруживаться в ядре.

1138. Хромосомы человека. В каждом живом виде число и формы хромосом являются постоянными, а их совокупность представляет «кариотип». У человека кариотип состоит из 46 хромосом. Хромосомы отличаются одна от другой своими размерами и формой: — палочки, запятые, крючки и т. д. По существу, хромосомный набор состоит не из 46 различных хромосом, а из 23 пар хромосом; из них 22 пары хромосом, или аутосом, не играют никакой роли в установлении пола; в каждой паре обе хромосомы являются совершенно одинаковыми (рис. 187).

23-я пара хромосом состоит из 2 хромосом, которые формируют пол — сексуальные хромосомы или же гоносомы. Половые хромосомы у женщины являются сходными и представляют собой «Х-хромосомы». У мужчин половые хромосомы не сходны между собой: у них существует одна хромосома X, сходная с женской хромосомой X и одна хромосома Y, размеры которого являются значительно меньшими.

1139. Гены. Вопреки своим микроскопическим размерам, каждая хромосома состоит из весьма большого числа вокруг лежащих функциональных единиц, которые называются «генами» и которые представляют собой основу наследственного достояния; следовательно, ген является частицей хромосомы, обладающей точной ролью в формировании каждой особи. Каждый ген обладает функцией передачи определенного признака. Например, определенный ген обусловливает черные или голубые глаза, а другой ген — прямой или орлиный нос. Утверждают, что у человека, вероятно, существуют десятки тысяч генов, распределенных в 46 хромосомах. Гены распределяются не случайно в хромосомах, а, наоборот, каждый ген обладает определенным местом в хромосоме, которое получило название «локус».

1140. Генотип. Совокупность генов одной особи составляет его генотип. Следует хорошо усвоить, что генотип представляет собой общую картину пар генов, так как хромосомы по существу представляют собой пары. Для каждой из хромосом, составляющих пару, в рамках того же локуса лежат гомологичные гены.

1141. Фенотип. Понятие генотипа приближается, и, в то же время, сильно отличается от понятия фенотип, под которым следует понимать совокупность всех видимых признаков у одного лица. Конечно, фенотип зависит от генотипа, но они не одинаковы в силу следующих мотивов:

— не все гены, включенные в генотип, обязательно являются видимыми. В вышеописанных опытах, которые осуществил Мендель, оказалось, что зерно гибридного гороха, содержащее одновременно «гладкий» и «сморщенный» гены, имеет гладкую оболочку и, следовательно, «морщинистый» ген оказывается невидимым;

— окружающая среда может оказывать влияние на фенотип; например, американское население японского происхождения после 1–2 поколений, выше, чем поколения, рожденные и выросшие в Японии. Это объясняется питанием в первые месяцы жизни, а затем и последующим образом жизни, которые в Америке отличаются от Японии.

1142. Доминантные и рецессивные гены. Выше мы видели, что каждый признак обусловливается парой генов. Когда оба гена являются одинаковыми, соответствующий индивидуум является гомозиготным в отношении этого признака. Если оба гена являются различными, соответствующее лицо является гетерозиготным. Следовательно, гомозигот обладает два раза тем же геном в отношении определенного признака, а гетерозигот имеет два различных гена в отношении определенного признака. Различные формы гена, обусловливающего определенный признак, называются «аллелями»; в каждом гомозиготе любой признак обязательно обусловлен двумя тождественными генами.

Наоборот, если определенная особь является гетерозиготной, т. е. обладающей двумя различными генами, то в этом признаке проявляется только один из них; таким образом в данном случае можно говорить о доминантности и рецессивности.

Для того, чтобы понять эти термины, мы приведем простой и конкретный пример: цвет глаз, ограничиваясь двумя возможными признаками: «черные глаза» и «голубые глаза» (рис. 188).

Эти два гена, обусловливающие цвет глаз, содержатся в двух локусах, аналогичных для одной пары хромосом; сходны ли они или различны, могут существовать три возможности:

— если данное лицо имеет два гена «черных глаз», он является гомозиготам в отношении этого гена и, следовательно, у него «черные глаза»;

— если лицо имеет два гена «голубых глаз», оно является гомозиготам для этого гена и, следовательно, у него могут быть только голубые глаза;

— если, наконец, лицо имеет один ген «черных глаз» и один ген «голубых глаз», он является гетерозиготом; в то же время констатируется, что у него черные глаза и, следовательно, у него проявляется только один из его двух генов, а именно ген «черных глаз», в то время как ген «голубых глаз» остается скрытым.

Поэтому ген «черных глаз» представляет собой доминантный ген, который проявляется всегда, даже если он имеется только в одном экземпляре.

Ген «голубых глаз», который не проявляется, если он сочетается с доминантным геном, представляет собой, следовательно, рецессивный ген; он проявляется только в том случае, если он имеется в двух экземплярах и, следовательно, у гомозиготных лиц.

Эти понятая «доминантность» и «рецессивность» встречаются весьма часто в генетике; например, гены групп крови А и Б являются доминантными, а ген группы «О» является рецессивным; ген «Rh+» является доминантным, а «Rh-» является рецессивным. Следует отметить, что эти явления иногда являются более комплексными; например, гены групп крови А и Б являются доминантными в отношении гена «О» и если определенное лицо является носителем двух генов А и Б, это лицо имеет группу АБ; следовательно, гены А и Б являются «содоминантными».

Понятия «доминантность» и «рецессивность» встречаются также в области наследственной патологии, будучи весьма важными в медицине.

1143. Структура и роль хромосом. Для того, чтобы составить себе понятие относительно функционирования хромосомы, необходимо знать ее структуру. Ее существенным компонентом является дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). ДНК в свою очередь состоит из целого ряда единиц — нуклеотидов. Каждый нуклеотид состоит из 3 компонентов: сахара (дезоксирибоза, от названия которой и произошло название дезоксирибонуклеиновой кислоты); фосфата и основания. Основание является самым важным ее компонентом. Следовательно, конститутивным единством ДНК является нуклеотид: фосфат + сахар + основание. Эти конститутивные понятия спаяны в форме весьма длинных цепей. Молекула ДНК содержит сотни тысяч нуклеотидов; связь между двумя нуклеотидами осуществляется между сахаром одного и фосфатом другого нуклеотида. Эта последовательность сахар-фосфат является своеобразным позвоночником ДНК.

Основами, участвующими в образовании ДНК, являются: аденин — А; цитозин — Ц: гуанин — Г и тимин — Т.

Цени нуклеотидов характерны последовательностью, в которой располагаются основания.

ДНК состоит из 2 цепей, которые соединяются между собой при помощи связей, существующих между основаниями. Они осуществляются таким образом, что всегда и обязательно аденин (А) соединяется с тимином (Т), а цитозин (Ц) с гуанином (Г). Из состава одной цепи вытекает обязательный состав другой цепи. Говорят, что обе эти цепи дополняют одна другую; обе они получают спиральную форму, представляя собой двойной винт.

Для определенной ДНК (соответственно, для определенного хромосомы, так как ДНК представляет собой его существенный компонент) — последовательность оснований является абсолютно точной и постоянной.

Взаимное дополнение обеих цепей, составляющих ДНК, позволяет нам понять два существенных явления хромосомного функционирования: удвоение во время процессов деления хромосом и ее роль в качестве модели для синтеза клеточных протеинов.

1144. Удвоение хромосомы. Выше мы видели, что во время процесса клеточного деления каждая хромосома удваивается, в результате чего получаются две совершенно сходных хромосомы. Это явление развертывается следующим образом: на уровне окончания ДНК обе комплементарные цепи отделяются и при контакте каждая из этих цепей создает новую цепь. Эта новая цепь дополняется уже существующей цепью, т. е. перед каждым аденином (А) создастся тимин (Т), а перед каждым цитозином (Ц) находится гуанин (Г) и т. д. Следовательно, в конце получаются абсолютно идентичные цепи с двойной начальной цепью. Этим объясняется постоянство генетического наследия определенного вида на продолжении всех бесчисленных клеточных процессов деления, которые происходят последовательно с момента появления.

1145. Передача наследственных признаков. Выше мы видели, что хромосомы являются передатчиками наследственного достояния. Рассмотрим, как происходит эта передача из поколения в поколение.

Мейоз представляет собой специализированное деление клетки, которое встречается только в герминальных (воспроизводящих) клетках или гаметах: соответственно, в сперматозоиде у мужчин и в яйце — у женщин. Во время мейоза происходит снижение числа 46 хромосом (диплоидного) до половины (гаплоидного) — 23 хромосомы.

Другими словами, мейоз представляет собой редукционное деление, во время которого наиболее существенным явлением является отщепление хромосомных пар. В конце этого деления получаются клетки, содержащие по 23 хромосом. После мейоза следует деление обычного типа, обозначающее созревание гамет, в связи с чем следует подчеркнуть 3 важных наблюдения:

а) Комбинации, в которые вступают хромосомы, являются огромными. Каждая пара хромосом состоит из одной хромосомы материнского происхождения и одной хромосомы отцовского происхождения. Во время мейоза распределение материнских и отцовских хромосом происходит случайно; например, одна клетка может содержать из 23 хромосом — 18 отцовских и 5 материнских хромосом, а другая дочерняя клетка будет иметь, наоборот, 18 материнских и 5 отцовских хромосом. Всего число возможных комбинаций является огромным: 2²³ — 8 388 608.

б) «Смешиваемость» генов отцовского происхождения является еще большей вследствие обменных явлений, осуществляемых между двумя хромосомами той же пары; это явление известно под названием «crossing — Over» или «enjambement», что означает «накладывание»[114]. Это смешивание происходит в начале мейоза, когда хромосомы склеиваются и соединяются. В этом периоде происходят разрывы хромосом с последующим спаиванием разорванных концов. Это спаивание может происходить и между фрагментами, принадлежащими каждой из этих двух хромосом. Эти явления накладывания являются обычными, но их распределение и число весьма различны в зависимости от каждого мейоза. Этим объясняется, почему распределение генов в клетках, полученных после мейоза. т. е. в воспроизводящих клетках или гаметах, может варьировать до бесконечности (рис. 189).

в) Определение пола ребенка. Сексуальный тип определенной особи обусловливается с самого начала оплодотворения женского яйца. Женский пол обусловливается двумя хромосомами одинаковых размеров: хромосомами X, а мужской пол получается из хромосомы X и хромосомы меньших размеров — Y. Размеры хромосомы X равны 4–5 микронам, а хромосомы Y — 1,5 микрон. Происходя из яйца, содержащего две хромосомы X, женщина носит во всех своих клетках по 2 хромосомы X и все ее яйцеклетки получают хромосом X. Полученный из яйца, носитель хромосомы X и хромосомы Y, мужчина является носителем — во всех своих клетках — хромосомы X и хромосомы Y; половина его сперматозоидов получает по одной хромосоме X, а другая половина — хромосому Y. Если в яйцо проникает сперматозоид, обладающий хромосомой X, из оплодотворенного яйца, носителя двух хромосом X, получается плод женского пола, а если яйцо оплодотворяется сперматозоидом, содержащим хромосому Y, яйцо, являющееся носителем хромосомы X и хромосомы Y будет мужского пола (рис. 190).

Сперматозоиды, содержащие хромосомы X — производители девочек — и сперматозоиды с хромосомами Y — производители мальчиков, будучи в одинаковом числе, должны были бы обусловливать оба пола в одинаковом числе, если бы условия оплодотворения не были бы несколько более благоприятными (вследствие неизвестных причин) для сперматозоидов, содержащих хромосомы Y. В действительности же образуются приблизительно 120 мужских яиц на 100 женских яиц, но при рождении остаются только 100 мальчиков на 100 девочек вследствие повышенной смертности мужских эмбрионов и плодов. В настоящее время ведутся большие исследовательские работы для отделения в стадии обсеменения сперматозоидов X и Y в целях спонтанного обусловливания пола.

● Оплодотворение. Как это было указано и в пункте 28, оплодотворение состоит в соединении мужского сперматозоида с женским яйцом. Существенным значением оплодотворения является полное восстановление числа 46 хромосом у человека. Во время оплодотворения происходит соединение содержащего 23 хромосомы женского яйца с ядром мужского (также 23 хромосомы); следовательно, восстанавливается число 23 пар хромосом и, таким образом, может начаться развитие новой особи, наследующей гены, полученные от обоих родителей. Его генетическое достояние образуется немедленно после оплодотворения.

Выше было указано, что «смешивание» генов во время мейоза создает положение, при котором ни одна гамета не похож на другую гамету. Более того, особь, которая рождается из соединения этих двух гамет, получит по наследству абсолютно единое генетическое достояние. Конечно, каждая особь состоит из генов, полученных как от матери, так и от отца, но в рамках набора, представляющего собой единый экземпляр. Исключением из этого правила являются только настоящие близнецы, которые получаются при делении яйца, вначале бывшего единым из одной яйцеклетки, оплодотворенной одним сперматозоидом. Полученное таким образом генетическое достояние является тождественным.

1146. Передача наследственных признаков. Если в масштабе всего генетического достояния явления повторных комбинаций являются настолько комплексными, что могут обескуражить любого исследователя, иначе обстоит дело, когда речь идет только об одном признаке. В такого рода положениях можно установить условия наследственной передачи, которые варьируют в зависимости от того, насколько соответствующий наследственный признак обусловливается рецессивным или доминантным геном (рис. 191).

Для доказательства мы приведем простой пример особенности, представленной цветом глаз: «черные глаза» и «голубые глаза». Передача других цветов (зеленые, карие, серые глаза) является менее определенной.

а) Если оба родителя являются гомозиготами в отношении того же гена:

— отец является гомозиготом в отношении «черных глаз», соответственно NN;

— мать тоже является гомозиготом, соответственно NN.

Все их гаметы могут содержать только ген N и все их дети (независимо от пола) могут быть только гомозиготами NN, как и их родители (рис. 191).

б) Отец является гомозиготом в отношении «черных глаз», соответственно, NN; все его гаметы будут содержать ген N. Мать была гомозиготом в отношении «голубых глаз», соответственно, аа. Все ее гаметы содержат ген а. Напомним, что ген N является доминантным, а ген а — рецессивным; теперь рассмотрим, какие будут возможны комбинации (рис. 192). Из рисунка видно, что все дети (независимо от их пола), будут гетерозиготами; каждый из этих детей-гетерозиготов будет иметь ген N, наследованный от отца, и ген а, наследованный от матери. Ввиду того, что ген N является доминантным, все дети будут иметь черные глаза. Все же, будучи носителями гена а, они могут иметь детей с голубыми глазами.

Эти два примера являются весьма интересными, так как они хорошо иллюстрируют некоторые комбинации, встречающиеся при наследовании различных заболеваний и могут быть моделями для того, чтобы понять механизмы передачи наследственных болезней.

в) Один из родителей, например, мать — является гетерозиготом Na, а другой — отец является гомозиготом в отношении рецессивного гена аа (рис. 193).

Из рисунка видно, что у матери образуется 50% гаметов, имеющих ген N и 50% — имеющих ген а; следовательно, у матери есть одна из двух возможностей передать свой доминантный ген N.

Наоборот, отец может передать только ген а и поэтому при каждой беременности существует одна из двух возможностей, чтобы потомок был гетерозиготом Na, и следовательно, у него будут черные глаза, как у матери, и одна из двух возможностей, чтобы он был гомозиготом аа.

Если один из родителей является носителем доминантного гена, то при каждой новой беременности существует одна возможность из двух, что ребенок может быть носителем этого доминантного гена.

С другой стороны, можно констатировать, что доминантный характер, который согласно определению, является видимым (выраженным), существует в каждом поколении или совершенно исчезает у первых потомков; действительно, в приведенном выше примере — дсти-гетерозиготы с черными глазами будут в свою очередь иметь одну возможность из двух передавать свой доминантный ген.

Наоборот, дети с голубыми глазами аа могут передавать по наследству только ген а. Если проследить их предков в течение ряда поколений, можно установить, что у ребенка, у которого существовал доминантный признак, один из родителей обязательно имел тот же доминантный признак. В свою очередь, соответствующий родитель имеет по меньшей мере одного из предков (дедушка или бабушка ребенка), обладающего этим же признаком. Следовательно, линия поколений с доминантным признаком является непрерывной.

г) Оба родителя являются гетерозиготами и, следовательно, носителями рецессивного гена. Несмотря на то, что у них обоих черные глаза, ген все таки включается в их генетическое наследственное достояние. Ген а только замаскирован доминантным геном N. Передача обоих генов по наследству дана схематически на рис. 194.

На рис. 194 можно видеть, что при каждой беременности существует 3 возможности из 4, чтобы особи последующего поколения имели черные глаза (одна из 4 возможностей является гомозиготом и две из этих 4 возможностей — гетерозиготами). Существует только одна возможность из четырех, чтобы этот потомок имел бы голубые глаза, так как он является гетерозиготом в отношении рецессивного гена.

Если оба родителя являются носителями одного рецессивного гена в гетерозиготном состоянии — следовательно, демаскированном, — у них имеется одна возможность из 4 при каждой беременности иметь гомозиготных детей в отношении этого рецессивного гена, который бы проявлял рецессивный признак.

Хромосомные отклонения

1147. Хромосомным отклонением называется аномалия количества или формы хромосом; она представляет собой относительно грубую аномалию хромосомного материала, которое можно увидеть в микроскопе.

Типы хромосомных отклонений.

Первое хромосомное отклонение у человека описали в 1958 г. французы Тюрпен, Лежен и Готье у ребенка, пораженного заболеванием, которое уже давно описал Даун под названием «монголизм»[115]. Эти ученые обнаружили, что у соответствующего ребенка было не 46 хромосом, а 47, и что одна из хромосом был в 3 экземплярах. У ребенка, следовательно, было то, что называется «трисомией» (одна из хромосом представлена тремя экземплярами). В хромосомной классификации человека хромосома, представленная тремя экземплярами при монголизме, является хромосомой 21. С того времени монголизм получил название «трисомия 21». Иногда случается, что одна из хромосом отсутствует, и вместо пары хромосом существует только одна хромосома, откуда название «деления одной хромосомы». Когда кариотип состоит только из 45 хромосом, он называется «моносомией»; следует сказать, что ни одна аутосомная моносомия (которая касается только одной неполовой хромосомы) не является жизнеспособной.

Трисомия или моносомия могут затрагивать только один участок хромосомы. В этом случае речь идет о частичной трисомии или о частичном делении одной хромосомы («моносомия»).

Наряду с количественными аномалиями, известны перестановки структуры хромосом, которые могут быть весьма комплексными. Здесь речь идет о «транслокации». Под этим термином понимают спаивание двух фрагментов, принадлежащих различным хромосомам, что предполагает предварительный разрыв обеих хромосом. Транслокация может сопровождаться потерей хромосомного материала; иногда она не обусловливает никакой потери и никакого излишка хромосомного материала, который остается нормальным с количественной и качественной точек зрения. Только топографическое распределение подвергается перестановке. В таком случае транслокация является уравновешенной и индивидуум-носитель уравновешенной транслокации, является нормальным с физической и интеллектуальной точек зрения.

Механизмы и причины хромосомных отклонений. Трисомии и моносомии обусловливаются аномалиями мейоза. Во время мейозного отщепления пары хромосом не отделяются, а полностью переходят в один из гамет, который содержит 24, а не 23 хромосомы. Одна из хромосом остается в двойном экземпляре; наоборот, другой гамет содержит только 22 хромосомы. После оплодотворения одного из этих анормальных гамет, нормальным гаметом, в первом случае, получится оплодотворенное яйцо, содержащее 47 хромосом (трисомия), а во втором случае — оплодотворенное яйцо, содержащее 45 хромосом («моносомия»).

Этого рода аномалии мейоза могут происходить как у мужчин, так и у женщин; в громадном большинстве случаев появление хромосомного отклонения происходит случайно и неожиданно. Его нельзя предусмотреть и объяснить, но все же в некоторых случаях можно обнаружить наличие благоприятствующего фактора.

В пункте 1145 мы видели, что мейоз состоит из двух последовательных клеточных делений. Первое — редукционное деление, в результате которого число хромосом из 46 доходит до 23. У женщин редукционное деление происходит в течение чрезвычайно длительного периода. Оно начинается во всех репродуктивных клетках (число которых равно приблизительно 200 000–300 000) еще во во время внутриутробного развития. Затем это деление блокируется до родов и клетки находятся в состоянии «спячки» до наступления половой зрелости. Одновременно с появлением менструации, периодически (каждые 28 дней) одна репродуктивная клетка заканчивает свое мейотическое деление. Следовательно, редукционное деление продолжается весьма долго: начинается приблизительно в возрасте 12 лет и заканчивается около 50 лет — «менопауза». Мужской гамет формируется непрерывно в течение всей жизни.

1148. Возраст матери является, несомненно, одним из факторов, повышающим опасность трисомии 21; исключительная у детей молодых женщин, трисомия чаще встречается по мере того, как роженица стареет. Возраст матери благоприятствует постарению женского гамета. Редукционное деление в состоянии спячки еще с периода внутриутробного состояния заканчивается все с большим трудом, по мере того как мать и, соответственно, воспроизводящая клетка, стареют.

1149. Запоздавшее оплодотворение. Сперматозоид может жить в матке или в трубе женщины 3–4 дня, а продолжительность жизни женского яйца короче — 12–24 часа.

Постаревший сперматозоид, по-видимому, не в состоянии обусловить второе мейотическое удовлетворительное деление.

В других случаях хромосомное отклонение обусловливается постаревшим женским яйцом. В нормальных условиях, когда сперматозоид проник в женское яйцо, это яйцо сейчас же создает нечто вроде «противосперматозоидного барьера» и ни один из находящихся вокруг женского яйца сперматозоидов уже не может проникнуть в него. Постаревшее женское яйцо, т. е. яйцо 24-часовой давности, по-видимому, уже не в состоянии построить «действенный противосперматозоидный барьер»; следовательно, этим путем могут в яйцо проникнуть даже 3 сперматозоида, в результате чего получится соединение 23 материнских хромосом с 23×2 отцовскими хромосомами («триплоидия»).

Трисомия 21 (Болезнь Дауна)

1150. Болезнь Дауна является самым частым и наиболее известным хромосомным отклонением.

В среднем оно встречается в одном из 700 случаев всего населения, независимо от национальности, расы, климата или социальных условий. Частота варьирует в зависимости от возраста матери: 1 на 2500 ÷ 1 на 3000 у женщин в возрасте 25 лет; 1 на 250 рождений у женщин в возрасте 36–38 лет; 1 на 100 — у женщин в возрасте 40 лет и 1 на 50 родов у женщин свыше 45 лет.

Общий вид ребенка, у которого имеется трисомия 21, является характерным и легко распознается. Крупный французский педиатр Марфан утверждал несколько десятилетий тому назад, что «если вы видели одного подобного ребенка — вы видели всех».

Голова ребенка, у которого имеется монголизм, имеет малые размеры, сферическую форму, без затылочного выпячивания; лицо круглое, широкое, с маловыраженными чертами; глаза расположены на значительном расстоянии один от другого, с наличием косой щели, направленной вверх и кнаружи, и небольшими глазными яблоками. Кожная складка («эпикант», третье веко) закрывает внутренний угол глаза. Эти оба признака составляют монголоидную картину, что и послужило основанием для названия болезни («монголизм»). У некоторых детей с монголизмом, вследствие закрытия наружного отверстия глазного слезного канала, наблюдается непрерывное слезотечение. На периферии радужной оболочки отмечается характерные пепельно-серебристые или белые пятна. Нос небольших размеров, сморщенный, с широким основанием и широкими ноздрями. Рот небольшой и он постоянно полуоткрыт вследствие необыкновенной величины языка, часть которого выдается наружу. Мелкие, поздно прорезывающиеся зубы. Ушные раковины малых размеров, с узкими наружными слуховыми проходами и неправильной формы ушными раковинами. Шея — короткая, с избытком кожи на затылке; грудная клетка — с широким основанием, а живот — больших размеров, мягкой консистенции.

Кисти рук короткие, широкие. Большой палец высоко прикрепляется с тенденцией отделиться от указательного пальца, от которого отделен широкой бороздой кожи. Мизинец — очень короткий, тонкий и искривленный, напоминает открытую к безымянному пальцу скобку. Вторая фаланга мизинца весьма короткая и иногда на этом пальце имеется только одна кожная сгибательная складка. Сгибательная складка ладони единственная, глубокая, составляет борозду, пересекающую всю ладонь без перерыва, с одной на другую сторону; этот признак является непостоянным.

У большого числа детей с монголизмом отмечаются также и пороки сердца.

Мускулатура ребенка, болеющего монголизмом, мягкая (гипотония), в отличие от нормальных новорожденных детей, у которых существует физиологическая гипертония. Все двигательное развитие происходит значительно медленнее, чем у нормальных детей; болеющие монголизмом дети начинают сидеть только в конце первого года жизни, а ходить — только после двух лет.

Психическое отставание отмечается у всех этих детей, но оно может быть в весьма различной степени (от полного идиотизма и до почти нормального интеллекта). У многих детей память почти нормальная, но функция сочетания и абстрагирования является недостаточной; рационализация происходит с трудом, и изучение математики для многих из них является невозможным. Преданная, терпеливая и любящая мать может очень много сделать для ребенка, болеющего монголизмом; следует, однако, иметь в виду, что у многих из них эффективность и социабельность являются нормальными; многие из детей выучиваются читать, писать и даже занимаются ручным трудом.

Весьма многие из них обладают особым чувством ритма и восприятия музыки, которая их сильно успокаивает; многие из них выучиваются распознавать мелодии, танцуют, но сами не могут исполнять музыку.

У этих детей отмечается сниженная резистентность к инфекциям. Лейкемия, например, в 20 раз чаще отмечается у них по сравнению с остальным населением.

Взрослые лица с монголизмом все малого роста.

Клинический диагноз у них легко устанавливается. Хромосомное отклонение является обязательным; в подавляющем большинстве случаев (приблизительно в 95%) у них обнаруживаются 3 различных хромосомы 21 (рис. 195).

В каждом случае трисомии 21 следует осуществлять кариотип родителей, несмотря на то, что риск последующей трисомии 21 зависит прежде всего от возраста матери. Близкие родственники больного трисомией 21 не обладают большей предрасположенностью к опасности передачи трисомии 21 по сравнению с другими лицами.

Произвольные выкидыши

1151. Свыше 15% оплодотворений заканчивается выкидышами. Согласно Карру (1965) ранние спонтанные выкидыши объясняются хромосомными отклонениями. Недавно французские исследования указали, что 75% ранних выкидышей (на II–III месяце беременности) обусловливаются хромосомными отклонениями. Значительное большинство плодов, пораженных хромосомными отклонениями, подвергаются изгнанию в начале беременности и только небольшая их часть донашивается. Поэтому можно считать, что ранние выкидыши представляют собой явления естественного отбора.

Борьба с наследственными заболеваниями

В борьбе с наследственными болезнями различают 3 этапа: 1) генетические консультации; 2) лечение генетических болезней; 3) раннее выявление наследственного заболевания.

1152. Генетические консультации. Одним из важных применений понимания механизма наследственности являются генетические консультации или советы. Родители, у детей которых имеется наследственное заболевание, обязаны обратиться за консультацией к специалисту для разъяснения опасности, которой они подвергаются, если у них еще будут дети. Молодые супруги, в семье которых были наследственные заболевания или врожденные пороки, должны знать также и риск, ожидающий их возможных потомков; следует сказать, что ответ врача может быть достаточно точным в случаях заболеваний, передающихся по законам Менделя. В эту группу, согласно докладу, который в 1972 году опубликовал Комитет ВОЗ, включаются следующие заболевания: галактоземия, непереносимость фруктозы, фенилкетонурия, наследственная тирозинемия, лейциноз, гомоцистинурия, гиперхолестеринемия, цистинурия, цистиноз, муковисцидоз, гиперурицемия, гликогенозы, резистентный к витамину Д рахит, нефрогенный несахарный диабет, гепатолентикулярное перерождение, талассемия, недостаточность глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы и агаммаглобулинемия.

К сожалению, в значительной части наследственных болезней еще недостаточно хорошо определен механизм их передачи. Наследственное заболевание может быть результатом действия различных факторов: либо генетических (полигеническое заболевание), либо смешанных (генетические и другие неуточненные факторы). Например, врожденный вывих бедра, несмотря на наличие семейной тенденции, не обладает уточненной наследственностью и часто встречается у девочек: по-видимому, женский пол действует как фактор, снижающий «порог появления» этой инвалидности.

Иной раз весьма важно суметь, хотя бы приблизительно, восстановить генеалогическое древо (рис. 196).

1153. Лечение генетических болезней. При многих врожденных пороках хорошие результаты получаются после хирургического лечения: пороки сердца, заячья губа, волчья пасть, гипертрофический стеноз привратника желудка, некоторые случаи спинномозговой грыжи. В других случаях получается совершенное восстановление нормальной формы при ортопедическом лечении, если эти пороки были обнаружены рано, как например, при врожденном вывихе бедра.

Некоторые метаболические наследственные заболевания могут излечиваться, если лечение было правильным и было рано начато: фенилкетонурия, галактоземия и т. д.

На хромосомные отклонения наименьшее влияние оказывают различные методы лечения; при сильновыраженных пороках могут быть применены некоторые паллиативы в форме восстановительного хирургического лечения, применения некоторых гормонов, стимулирующих нервную систему (болезнь Турнера).

1154. Выявление случаев генетических болезней до рождения является одним из вопросов, который изучают генетики, акушеры и педиатры. До настоящего времени уже достигнуты значительные успехи, но все же еще остаются неразрешенными многие вопросы методики и в то же время аспекты этики и юридические вопросы.