Gēnu slimības ir visu dzīvo lietu neizbēgams īpašums. Lielākā daļa ģenētisko slimību ir saistītas ar gēniem, kas mantoti no primitīvākajiem organismiem. Miljardiem evolūcijas gadu nav padarījuši ne atsevišķus gēnus, ne arī funkcijas, ko tie veic, izturīgākus pret mutācijām
Katru cilvēka šūnu var salīdzināt ar milzīgu rūpnīcu, kurā vairāk nekā divdesmit tūkstoši strādājošu gēnu kopā rada vienu kopīgu iemeslu. Gēnu darba produkti - olbaltumvielas - tiek izmantoti gan paša auga būvniecībā (šādus proteīnus sauc par strukturālajiem proteīniem), gan kā darba rīki - piemēram, dažādi fermenti, kas šūnās piedalās neskaitāmās ķīmiskās reakcijās. Starp citu, amatnieku, kas ražo instrumentus, ir daudz vairāk nekā ķieģeļu celtnieku, betona strādnieku un pat celtnieku.
Augā ir atsevišķi struktūras elementi, olbaltumvielu vadītāji un olbaltumvielu priekšnieki, kas sāk dažādus procesus, daudzas sistēmas, kas atbalsta auga dzīvi un ļauj tam darboties, kā to nosaka ģenētiskais kods. Ja mēs turpinām analoģiju, tad visu organismu var iedomāties kā milzīgu valsti ar daudzveidīgu rūpniecību, pārvaldes struktūrām un institūcijām un pat lielu ierēdņu armiju.
Tiesa, nevienu pasaules valsti nevar tuvu salīdzināt ar tās struktūras sarežģītību ar visām "primitīvajām" zivīm no Jurassic perioda.
Nekādā gadījumā visi darbinieki nav dzimuši ideāli: vairošanās laikā gēnos neizbēgami parādās mutācijas. Dažiem strādniekiem nav rokas, dažiem ir ērkšķis labajā acī, daži ir dzimuši ar kapli. Visi šie defekti neizbēgami ietekmē viņu ražotā produkta kvalitāti - atšķirībā no cilvēkiem, gēni nevar brīvprātīgi pāriet uz kaut ko tādu, ko viņu ierobežotās spējas nekaitē.
Iedzimtas slimības un gēnu slimības
slimību grupa, kas rodas no DNS bojājumiem gēnu līmenī. Terminu gēnu slimības lieto slimībām, kas saistītas ar vienu gēnu.
Tomēr rūpnīcas un veseli organismi bieži var turpināt darbu pat būvējot no trīsstūrveida ķieģeļiem - nemaz nerunājot par dažu signālfunkciju zaudēšanu šūnā. Šajos gadījumos viņi runā par iedzimtām slimībām. Līdz šim ir katalogizēts apmēram pusotrs tūkstotis gēnu, kuru noteiktas mutācijas izraisa dažādas fenotipiskas izmaiņas organismā, bet tomēr ļauj cilvēkam piedzimt.
Tomislavs Domazet-Losho un Dietards Tautzs no Maksa Planka Evolūcijas bioloģijas institūta Vācijā jautāja, kuri cilvēka DNS gēni ir visjutīgākie pret šādām izmaiņām. Kur, kādos mūsu šūnu rūpnīcu veikalos strādā strādnieki, kas rada visvairāk atkritumu?
Reklāmas video:
Un pats interesantākais - kādi bioloģiskās evolūcijas posmi mums deva visvairāk pretinieku?
Lai risinātu šo jautājumu, zinātnieki izmantoja viņu izstrādāto "filostratigrāfijas" metodoloģiju. Pēdējos gados ir atšifrēti organismu genomi, kas atrodas dažādos evolūcijas koka zaros, un, līdzīgiem gēniem atrodoties dažādos zaros, kļuva iespējams izsekot, kādā līmenī parādījās konkrētais gēns. Mūsdienu dati ļauj Domazet-Losho un Tautz izsekot 19 šādiem slāņiem - no baktērijām līdz daudzšūnu, zīdītājiem un primātiem līdz pat cilvēkiem. Šīs analīzes rezultāti tika pieņemti publicēšanai žurnālā Molecular Biology and Evolution; zinātnieki nenošķīra slimības, ko izraisījis viena gēna bojājums, un poligēniskos cēloņus.
Dažādos evolūcijas posmos radās dažādi mūsu ķermeņa gēni, un lielākā daļa no tiem atradās visattālākajos “radīšanas vainaga” senčos. Grūti noticēt, taču vairāk nekā puse no mūsu gēniem tādā vai citādā formā joprojām bija vienšūnu organismos, un lielākā daļa šīs puses radās pat pirms kodolu parādīšanās šūnās. Bet visa zīdītāju attīstība pievienoja tikai apmēram 10% no kopējā gēnu skaita mūsu ķermenī.
Vienkārša loģika nosaka, ka gēni, kas atbild par elementārākajiem šūnu procesiem, tika mantoti no senākajiem organismiem. Tāpēc mutācijām tajās vajadzētu radīt defektus, kas nav savienojami ar dzīvi, un tos nevar iekļaut kategorijā “iedzimts”, kas nozīmē tieši šo dzimšanu. Turklāt šie gēni jau vairākus miljardus gadu ir bijuši selekcijas procesa ietekmē un kaut kā varētu “nokārtoties” tādā formā, kurai mutācijas nav tik svarīgas.
Tajā pašā laikā nav tik svarīgi gēni, kas atšķir cilvēkus no pērtiķiem - ne jau Dievs zina, kāda ir atšķirība globālajā evolūcijas attēlā. Kas liedz cilvēkam piedzimt ar ādu vai nav spējīgs veikt matemātisko analīzi? Un kas ir miljons gadu, salīdzinot ar miljardiem? Tāpēc zinātnieki uzskatīja, ka iesācēju gēnos būs lielāks to gēnu īpatsvars, kas izraisa iedzimtas slimības.
Izrādījās, ka viss ir pilnīgi pretēji - ģenētiskās slimības biežāk tiek saistītas ar senajiem gēniem
Kā liecina gandrīz divu tūkstošu gēnu, kas izraisa dažādas iedzimtas slimības, analīze, mēs joprojām slimojam gēnu dēļ, kas mantoti no mūsu vistālākajiem senčiem. Un tie jauninājumi, kurus daba vispirms ieviesa zīdītājiem, gandrīz nekad neizraisa ģenētiskas slimības.
Tajā pašā laikā mēs nerunājam par absolūtām vērtībām - vienkārši ir vairāk seno gēnu, bet gan par relatīvajiem. Ja no 8 tūkstošiem senākā filostratigrāfiskā līmeņa gēnu nedaudz mazāk nekā tūkstotis ir saistīti ar ģenētiskām slimībām, tad starp diviem tūkstošiem gēnu, kas parādījās vairāk nekā 100 miljonus gadu ilgas placentas zīdītāju attīstības, ir mazāk nekā ducis šādu “slimību izraisošu” gēnu. Vissvarīgākais ir tas, ka šādu gēnu īpatsvars ir starp tām relikvijām, kuras mēs ieguvām no pirmsķermenīšu organismiem un pēdējiem daudzšūnu organismu priekšgājējiem, kas uzplauka slavenā "Kambrijas eksplozijas" laikā.
Gēnu skaits dažādos filostratigrāfijas līmeņos, kas atrodas horizontāli. Visi cilvēka ķermeņa gēni ir parādīti zilā krāsā, gēni, kas saistīti ar ģenētiskām slimībām, ir parādīti sarkanā un zaļā krāsā. Līmeņi, kas atbilst atsevišķām virsotnēm, ir marķēti. // Domazet-Loo & Tautz / Molekulārā bioloģija un evolūcija
Autori no neparedzētā rezultāta neizdara pārliecinošus secinājumus, aprobežojoties tikai ar piezīmi, ka iedzimtas slimības, šķiet, ir neizbēgama pašas dzīves sastāvdaļa. Turklāt viņi atzīmē, ka viņu darbs padara to gēnu bioloģisko mērķi, kas mūsu valstī parādījušies pēdējos miljonos gadu, piemēram, tos pusotru tūkstošu, kas primātiem raksturīgi, vēl drūmākus.
Tomēr darbam ir arī neparasta praktiska skanējums. Eksperimenti ar pelēm tagad tiek uzskatīti par "zelta standartu" ģenētisko slimību izpētē. Bet, ja lielāko daļu no tām var modelēt pēc nematodēm un augļu mušiņām, kāpēc gan jātērē laiks, nauda un pūles, strādājot ar zīdītājiem? Pēc autoru domām, ja mēs runājam nevis par bioloģisko funkciju, bet par tīri teorētiskiem jautājumiem, piemēram, par gēnu slimību cēloņiem, labāk ir strādāt ar tiem paraugorganismiem, kuros šīs slimības ir radušās.