ФОРУМ:

Изучение «эгоистичных» генов. Как распределяются «желания» генов и что это даёт. Возможно ли справедливое распределение генов? Генный драйв

Изучение «эгоистичных» генов. Как распределяются «желания» генов и что это даёт. Возможно ли справедливое распределение генов? Генный драйв

Продолжение выступления в блоге"В ЦИРе и в мире» врача акушера-гинеколога, гинеколога-эндокринолога Гузова Игоря Ивановича.
Часть 2. Изучение «эгоистичных» генов. Как распределяются «желания» генов и что это даёт. Возможно ли справедливое распределение генов? Генный драйв. Гистационный драйв и скорость распределения генов. Плата за выбор «неправильного» партнёра и её молекулярный процесс.

Изучение «эгоистичных» генов ч2 3.png

Это эгоистические генные элементы, они являются составляющей биологии практически всех многоклеточных организмов, не только человека, не только животных, но также и растений тоже. В чём же заключаются эти эгоистичные генные элементы? Они могут передаваться потомству не смотря на то, что могут быть вредны как для генома, так и в целом для популяции. Системное изучение этих эгоистичных генных элементов было начато только в 90-е годы Робертом Триверсом и Дэвидом Хэйгом. Эгоистичные генные элементы сложно обнаруживаются, потому что внешне - фенотипически могут никак не проявляться. Организм, в котором работают эти сложные эгоистические элементы внешне будет напоминать все остальные организмы.ч2 1.png

Если есть эти эгоистичные элементы, которые участвуют в репродукции, то они могут существенно влиять на репродуктивный процесс, то есть резкое снижать фертильность у гомозигот либо у геторозигот самцов и самок. Случаются самые разные варианты и в гомозигоном виде – служат причиной выкидыша или аденатальной смерти плода. Это область – непочатый участок для исследований, потому что эти генетические элементы у человека пока ещё не раскрыты, то есть их название постулируется, мы знаем о том, что они должны быть, но конкретный генный механизм, конкретно какие гены во всём этом участвуют, мы не выяснили.

Они обнаруживаются у всех видов при углубленном исследовании и носительство этих конфликтных генов может быть причиной серьёзных репродуктивных нарушений, которые могут проявляться иногда через поколения, либо у потомства только по мужской, либо только по женской линии. Половина генов могут действовать так, как они желают, например, чтобы сто процентов сперматозоидов были нормальными, а другая половина – чтобы только 50%.

Как распределяются «желания» генов и что это даёт

Обратите внимание, есть очень много исследований фертильности человека монографического плана, а также очень интересные обзорные статьи. Посмотрите предел человеческой фертильности на один цикл, как правило это не более 35%, но где-то мы можем поднять эту цифру до 40%.  

Вряд ли без каких-то существенных фундаментальных биологических прорывов мы сможем перейти через эту цифру – 40%, поэтому здесь все эти аспекты очень интересны. Все это связано с тем, как организм человека и как вообще генетика и репродуктивная система человека формировались на протяжении последних нескольких десятков тысяч лет.

Половина генов женщины может желать вынашивать все беременности, но другая захочет, чтобы было выношено только 50% беременностей. В каждом организме всегда будет какой-то компромисс на эту тему. Некоторые гены хотят, чтобы плод рос быстро, другие гены хотят, чтобы плод рос медленно, третьи хотят, чтобы была средняя скорость роста и тоже будет какой-то компромисс в результате конкретной ситуации. ч2 2.png  

Одни гены хотят, чтобы плод был мальчиком, другие гены хотят чтобы плод был девочкой и это тоже конфликтная ситуация, с которой сталкивается каждый врач, который работает в системе репродукции. Но он не знает, как объяснить, и я не знаю, как объяснить все эти феномены. Хотя и есть гипотезы. Есть гены, существование которых у человека предсказаны, но пока не доказаны, есть гены отцовские благоприятствующие рождению мальчиков и мы видим, что есть семьи, в которых по мужской линии в основном рождаются мальчики, а есть семьи наоборот, где они очень хотели бы, чтобы родился мальчик, но рождаются одни девочки.

Есть гены желающие чтобы женщина считала мужчину более привлекательным, чем он есть на самом деле и есть гены, чтобы женщина считала мужчину менее привлекательным, чем он есть на самом деле, и опять мы не знаем, какие это гены, и как это работает.  

Возможно ли справедливое распределение генов?

Справедливое распределение генов заключалось бы в следующем: есть отцовские и материнские аллели, ген, существующий на хромосоме, который был получен каждым из нас от мамы и гомологичный ген, который находится на том же участке хромосомы, который мы получили от отца. Они должны справедливо распределяться между всеми гаметами, то есть и сперматозоиды и яйцеклетки должны получать эти гены поровну, пусть случайным образом, и также поровну они должны попадать к нашему потомству, конкурируя друг с другом. Тогда, если эти гены обладают более конкурентными способностями и дают возможность повышать приспособленность мужчины или женщины.

Генный драйв

Но каким образом и в каком количестве распространятся гены в популяции и если те гены, которые мы передаём будут повышать приспособленность, значит их частота будет повышаться, а если не могут-понижаться. Происходит свободная конкуренция, то есть справедливая конкуренция между генами. Однако, не всем генам это нравится и эгоистичный аллель использует механизмы, позволяющие попадать в потомство с гораздо большей частотой, чем это предсказывается нормальным Менделевским распределением: не с частотой 50% а с частотой 50, 001%. И не потому что он такой хороший, а потому что он нашел способ таким образом проникнуть в потомство в большей степени, чем его конкурент, который находится на другой хромосоме, обычно 60,80 или даже 100%. Такое явление называется генным драйвом – попадание генов к сперматозоиду и яйцеклетке или потомству с большей частотой, чем это предсказано биологическим законом.ч2 5.png  

Гистационный драйв и скорость распределения генов

Если мы видим такой сдвиг в конце беременности, то это понятие называется гистоционным драйвом. Оно было введено несколько лет назад, и мы действительно видим, как запуск различных эпигенетических механизмов позволяет в зависимости от того, какие гены были получены ребёнком от своих родителей, либо же какие гаметы повлияли на созревание и процесс оплодотворения, либо на процесс самой беременности, либо на плацентарную функцию. Как это всё будет сдвигать ожидаемые прогнозы, а если на аллель наследуется потомство с более низкой частотой, чем это предсказывается нормальным распределением, такое явление называется генным торможением или генным сопротивлением.

Таким образом, эгоистичный генный элемент запускает сам для себя механизм генного драйва, противопоставляя себя и нанося вред геному в целом, снижая приспособленность потомства. При этом обеспечивается преимущественное распространение этого генного элемента, поэтому геном старается сдержать аппетиты эгоистичного генного элемента, и поэтому генный драйв всегда порождает внутригеномный конфликт, который, как правило, всегда выигрывается в сторону генома. Поэтому эти эгоистичные аллели никогда не становятся доминирующими внутри всей популяции и даже исчезают.

Механизм генетического драйва – интерференция: убийство сперматозоидов, не имеющих эгоистичного гена, или избыточная репликация – избыточное размножение органелл, в данном случае митохондрий с определённым генотипом, либо же транспозонов, про которые мы сегодня говорить не будем.ч2 6.png

Плата за выбор «неправильного» партнёра и её молекулярный процесс

Внутригеномный конфликт касается не только генного драйва. Не все эгоистичные генные элементы влияют через изменение своей передачи потомству. Многие влияют на то, как организм будет вести себя по отношению к родственникам. Наиболее изученным в этом отношении является геномный импринтинг, то есть гены унаследованные от отца и гены унаследованные от матери будут по-разному маркированы. Сложные поведенческие реакции, связанные с геномным импринтингом будут влиять на выбор партнера: кто будет желанным, к кому будет равнодушие, и, самое главное, что ошибки этого выбора будут существенно влиять на продуктивный потенциал супружеской пары.  

Поэтому резкое снижение фертильности, бесплодие неясного генеза, не вынашивание беременности может быть платой за этот выбор: если люди друг другу понравились, но на биологическом уровне они несовместимы. Во многих случаях это можно преодолеть, но в некоторых невозможно найти даже причин, потому что мы находимся в самом начале изучения этих вещей.  

Общее значение таково: матригены будут подавлять рост плода, так как женскому организму важно сохранить свой ресурс и не поддаваться эгоистичным аппетитам плода, который развивается внутри её организма. Ей нужно родить несколько детей, для того чтобы она была конкурентной, для того чтобы приспособленность её была выше, чем у других женщин. А патригены – гены отцовские, наоборот будут поддерживать рост плода. HLA-гаплотипы будут влиять на выбор партнёра и судьбу потомства.

У животных достаточно хорошо это изучено, если самец не соответствует по HLA-гаплотипу, а вернее похож на самку, она отбрасывает сперму и становится открытой для следующего полового акта с другим самцом, который подойдёт. Если самец подходит, то сперма не будет отбрасываться. У птиц это имеет большое значение. Когда вопрос касается приспособленности среди родственников, это играет большую роль, в частности на подсознании человека, потому что родственники тоже несут наши гены.

Часть 3. T-гаплотип у мышей. Открытие и значение. Открытие комплекса гистосовместимости у мышей. Распределение и «программирование» сперматозоидов.

Фото:

Наши врачи

Севостьянов Вадим Игоревич

Врач уролог-андролог, специалист по ультразвуковой диагностике

Семёнова Юлия Игоревна

Акушер-гинеколог, гинеколог-эндокринолог, гемостазиолог

Все врачи клиники


Rambler's Top100