Логінова О.О.
Еволюція людського виду не обмежена минулим. Механізми, які викликають зміни в частоті генів від покоління до покоління, продовжують працювати і в даний час. З плином часу біологічна еволюція все більшою і більшою мірою доповнюється культурної еволюцією, яка стає однією з головних сил, викликає біологічні зміни всередині людського виду. Знання цих механізмів має допомогти у визначенні тенденції розвитку генетичної структури людських популяцій в майбутньому.
У більшості країн за останні кілька поколінь умови життя населення дуже змінилися і продовжують змінюватися в наростаючому темпі. Завдяки успіхам гігієни і медицини значно поліпшилося здоров'я людини зросла тривалість його життя. Ці обставини позначаються на репродуктивності і смертності і, отже, впливають на генетичну структуру майбутніх поколінь.
Прогрес науки і техніки піддає сучасних людей істотно великим ризикам несприятливої мінливості, ніж це було на протязі всього попереднього періоду розвитку людської цивілізації. Фізичні, хімічні і, можливо, біологічні (вірусні) мутагени можуть нести серйозну загрозу для генетичної структури популяції в майбутньому.
Тому одним з найактуальніших завдань сучасного природознавства є вивчення процесів генетичної мінливості людини і розробка системи заходів для запобігання несприятливих тенденцій еволюції.
У зазначеному аспекті важливе значення має розвиток генетики людини, особливо в області генетичного консультування та скринінгу спадкових аномалій, що може зберегти прийнятний рівень здоров'я майбутніх поколінь.
Мутація - це загальна властивість живих організмів, що лежить в основі еволюції і селекції всіх форм життя і що полягає у раптово виникає зміні генетичної інформації. Коли мутація відбувається в окремому гені, то говорять про генних або точкових мутаціях. При зміні структури хромосом або їх числа, мова йде про хромосомних мутацій. Всі генетичну різноманітність людей так чи інакше є наслідком мутацій
З достатньою впевненістю можна стверджувати, що багато мутації генів і всі аберації хромосом несприятливі як для індивіда, так і для популяції; більшість хромосомних аберацій губить зиготу в період ембріонального розвитку, менша частина таких зигот доживає до народження і продовжує існувати далі, але уражені пацієнти страждають важкими вродженими вадами. Генні мутації часто ведуть до вроджених захворювань з простим типом успадкування або до дефектів в мультифакторіальних генетичних системах. Дуже велика частина генних мутацій веде до змін амінокислотної послідовності білків і викликає явною функціональної недостатності, прикладом чого служать варіанти гемоглобіну. Частка сприятливих мутацій, в кращому разі, дуже незначна.
Частоти чисельних аберацій хромосом збільшується з віком матері, тому будь-який зрушення в материнському віці призведе до відповідного зміни у спільній поширеності таких хромосомних мутацій. У багатьох сучасних популяціях існує тенденція до зменшення кількості дітей у сім'ї та концентрація дітонародження у віковій групі з найменшим ризиком (жінки у віці від 20 до 30 років). Було підраховано, що в західних країнах і в Японії ця тенденція повинна була зменшити кількість дітей із синдромом Дауна на 25 ... 40%. Однак кілька останніх досліджень показує, що схильність багатьох сучасних жінок відкладати народження дитини на декілька більш пізній вік легко може призвести до зміни цієї тенденції на протилежну.
Відомо, що найбільш ефективний засіб виявлення аномалій хромосом - це пренатальна діагностика. У багатьох країнах цю діагностичну процедуру пропонують проводити всім жінкам старше 35 років. Якби всі люди похилого вагітні жінки справді неї проходили, частота синдрому Дауна безумовно б знизилася. Можна припустити, що зі збільшенням безпеки пренатальної діагностики для матері і дитини, амніоцентез стане звичайним для більшості вагітностей у розвинених країнах. У таких умовах можна буде майже повністю уникнути аномалій, обумовлених численними чи структурними абераціями хромосом.
Для багатьох генів частота мутацій збільшується з віком батька, тому будь-який зрушення у віковій структурі батьків відповідним чином вплине на частоту мутацій. Для рідкісних аутосомно-домінантних станів зміни під впливом віку батька не будуть настільки великими, як для чисельних хромосомних аберацій; вплив віку батька на частоту мутацій в домінантних і зчеплених з Х-хромосомою генів менше віку матері на частоту чисельних аномалій хромосом. З медичних позицій загальне вплив батьківського віку представляється відносно невеликим і практично не приймається до уваги фактичний ризик ураження домінантної мутацією дитини, має літнього батька.
Будь-який можливий підйом рівня радіації, будь-яке опромінення може на кілька відсотків збільшити частоту мутацій. Беручи до уваги флуктуації «спонтанної» частоти мутацій, зумовленої наприклад, змінами вікової структури батьків, будь-яке збільшення, що з радіацією, може виявитися навіть непоміченим без застосування тонких епідеміологічних методів. Все ж таки ефект має місце, особливо з урахуванням дії техногенних факторів, включаючи техногенні катастрофи. Отже, одним з основних завдань профілактики підвищеної частоти мутацій у людини є підтримання радіації на низькому рівні.
Про вплив хімічних мутагенів на популяцію людини відомо дуже мало. Можна припустити, що людству доведеться змиритися з певною кількістю хімічно індукованих мутацій, оскільки суспільство не може відмовитися від тих переваг, які дають йому досягнення сучасної хімії.
У майбутньому людству доведеться зіткнутися зі збільшенням частоти спонтанних мутацій. Воно призведе до відповідного збільшення чисельних і структурних хромосомних аберацій та спадкових захворювань, пов'язаних з домінантними і з X-зчепленими генами. Ймовірно, що в майбутньому зросте число неопластичних захворювань, оскільки соматичні мутації, викликані агентами зовнішнього середовища, часто служать причиною новоутворень.
Широко поширена думка про те, що завдяки сучасній медицині дію природного відбору ослабла. Однак це твердження є справедливим лише частково. Ніяким лікуванням до цих пір не вдавалося запобігти наслідкам хромосомних аберацій (синдроми Дауна, Клайнфельтера та ін.) Для цих станів дію природного відбору не змінилося.
Відбір справді ослаблений деяких патологічних ознак з аутосомно-домінантним або Х-зчепленим рецесивними типами успадкування. Існують спадкові захворювання, які збереглися до цих пір завдяки генетичному рівноваги між мутацією і відбором. Один із прикладів - гемофілія А, при якій замісна терапія за допомогою фактора VIII тепер дозволяє вести хворим майже нормальний спосіб життя. Значно зросла тривалість життя, збільшилася можливість мати дітей.
Існують, однак, багато інших домінантні і Х-зчеплені стану, для яких задовільною терапії немає, і природний відбір діє на повну силу. Як приклад можна навести нейрофіброматоз, туберозний склероз і міопатію Дюшенна. У міру того як лікування цих хвороб буде збільшуватися, відбір щодо їх буде слабшати.
Найбільш помітний успіх у терапії спадкових захворювань був досягнутий по відношенню до рецесивним дефектів ферментних систем. Лікування дозволяє особам, ураженим деякими з цих захворювань вирости здоровими настільки, що вони можуть мати дітей. У популяціях розвинених країн, де шлюби укладаються випадковим чином, можна очікувати дуже повільного збільшення частоти рецесивних захворювань в порівнянні з сучасним рівнем.
У популяції існує мінливість не тільки для чітко визначених генетичних дефектів, але і для функціональних систем, які залежать від складного, але упорядкованого взаємодії різних генів у період ембріонального розвитку. Серце, очі й імунна система є прикладами таких систем. Еволюційно ці системи розвивалися під постійним і інтенсивним дію відбору. Як тільки це тиск знижується, починають накопичуватися мутації, які призводять до невеликих функціональним недоліків, і протягом довгих еволюційних періодів ці системи повільно, але неухильно деградують.
У тварин найхарактерніші приклади виявлено серед видів, які протягом багатьох поколінь жили в цілковитій темряві печер або на великих глибинах океану, де интактная зорова система не дає ніяких переваг в плані відбору. Як правило, спочатку збільшується мінливість очей, особини з невеликими дефектами починають зустрічатися все частіше. Потім у більшості хворих тварин очі виявляються більш-менш дефектними, і, нарешті, виникає безокий вигляд.
У сучасному цивілізованому суспільстві невеликі дефекти зорової системи ставлять їх носіїв у невигідне становище перед відбором, тоді як у минулі періоди розвитку людства досконалість зорової системи давало очевидні переваги для виживання індивідів та їхніх нащадків. В даний час спостерігається значне збільшення мінливості зорової системи людини: такі стани, як короткозорість, далекозорість, астигматизм, порушення кольоросприйняття зустрічаються частіше, ніж у примітивних популяціях, які до недавнього часу жили в умовах суворого відбору. Патогенні наслідки зазначеної тенденції неочевидні і їх важко прогнозувати, особливо у зв'язку з можливостями сучасної (і ще більшою мірою майбутньої) медицини з ефективної корекції зорових дефектів.
Іншим прикладом можуть бути вроджені аномалії розвитку, які ефективно коригуються хірургічними методами лікування. Так, в минулому діти з ущелинами піднебіння і губи знаходилися під дією досить сильного природного відбору. В даний час внаслідок ефективного хірургічного лікування такі діти легко виживають в майбутньому мають дітей. Аналогічні тенденції характерні для вроджених вад серця і шлунково-кишкового тракту.
Найбільш небезпечні наслідки для людства може мати повільне ушкодження імунної системи. До недавнього часу висока смертність серед немовлят і дітей була обумовлена переважно на інфекційні захворювання. Складна система виявлення та знищення інфекційних агентів еволюціонувала під впливом сильного відбору. Відомо безліч генетичних дефектів, що знижують ефективність імунної системи. Раніше такі дефекти призводили до смерті індивідів від інфекції; тепер при наявності потужної антибактеріальної терапії чимало з них виживають і дають потомство. У результаті протягом ряду поколінь може мати місце функціональна деградація імунної системи та пов'язані з нею неприємних наслідків у вигляді зниження стійкості до інфекційних впливів і можливе зростання частоти новоутворень.
Сучасне постіндустріальне суспільство забезпечує можливості для виживання і розмноження індивідів з маргінальним поведінкою, а також зі слабким ступенем розумової відсталості, генетична обумовленість що в даний час визнається більшістю вчених. У майбутньому зазначена тенденція може мати дуже негативний вплив на перебіг соціального, культурного та наукового прогресу навіть у найбільш розвинених країнах світу.
Випадкові флуктуації частоти генів (дрейф генів) можуть привести до помітних генетичним розбіжностям між субпопуляціями за умови, що ці популяції майже повністю ізольовані один від одного, в результаті чого потік генів між ними підтримується на дуже низькому рівні. Однак в сучасних популяціях людей спостерігається сильно виражена тенденція до руйнування ізоляції і збільшення числа змішаних шлюбів між членами різних популяцій. Мабуть, немає підстав припускати, що в недалекому майбутньому ця тенденція зміниться на протилежний, і будуть сформовані нові невеликі ізольовані групи. Отже, в майбутньому випадкові флуктуації гратимуть істотно меншу роль на відміну від безперечно важливою їхньої ролі для еволюції людини в минулому. Якщо ця тенденція у структурі відтворення людини збережеться, нового вигляду чоловіка не виникне, оскільки неодмінною умовою видоутворення є репродуктивна ізоляція популяційної підгрупи.
Усі люди, що в даний час, належать до одного виду Homo sapiens; будь-які шлюби між ними дають плідних нащадків. Вид Homo sapiens розділений на популяції (раси), у яких значна частина генів загальна і які можна відрізняти один від одного за загальним генофонду.
Головним чинником расогенеза є природний добір, що обумовлює адаптацію до різних умов навколишнього середовища. Для того, щоб відбір, що призводить до виникнення генетичних відмінностей був ефективним, необхідна значна репродуктивна ізоляція субпопуляцій.
Протягом більшої частини останнього льодовикового періоду (близько 100000 років тому) величезна площа поверхні Землі була покрита льодом. Гімалайські і Алтайські гори з розташованими на них льодовиками поділяли євразійський континент на три області, створюючи тим самим умови для роздільного еволюції білих на заході, монголоїдів на сході і негроїдів на півдні. Сучасні області розселення трьох великих рас не збігаються з тими областями, в яких вони формувалися; це невідповідність можна пояснити міграційними процесами.
В даний час спостерігається очевидна тенденція до змішання різних рас через все більш зростаючої кількості міжрасових шлюбів. Можливо, що в майбутньому це неминуче призведе до утворення гібридної популяції. Ніяких даних на користь припущення, що змішання рас призведе до якихось шкідливим генетичним наслідків, немає. Навпаки, менша гомозиготність расових гібридів сприятливо позначається на частоті багатьох рецесивних захворювань. Теза про те, що межрасовое змішання призводить до виникнення гібридної сили і більшого фізичному і психічному здоров'ю вимагає уточнення на основі великих багатофакторних досліджень гібридів і предкової для них популяцій при ретельно контрольованих умовах середовища.
Таким чином, з урахуванням вищевикладеного можна припустити, що загальний склад генів людства в майбутньому буде схожий на той, який існує в даний час. Зберегтися, мабуть, тенденція до зменшення расових і етнічних відмінностей. Можуть стати рідкістю люди з аутосомними абераціями. У результаті терапевтичного, хірургічного лікування та інших чинників, які ведуть до ослаблення відбору, збільшитися число захворювання, що викликаються полігенними чинниками. Зазначене може стати однією з найважливіших проблем медицини майбутнього і зажадає розробки принципово нових підходів до лікування і профілактики таких захворювань.
Список літератури
Ауербах Ш. Проблеми мутагенезу. / / Пер. з англ. - М., 1978.
Бочков Н.П. Клінічна генетика. - М., 1997.
Дубінін Н.П. Загальна генетика. - М., 1976.
Козлова С.І., Семанова Є., Демикова Н.С., Блинникова О.Е. Спадкові синдроми та медико-генетичне консультування. - М., 1987.
Маккьюсик В. Спадкові ознаки людини. / / Пер. з англ. - М., 1976.
Спадкові хвороби. / Под ред. Л.О. Бадалян. - Ташкент, 1980.
Фогель Ф., Мотульський А. Генетика людини: У 3-х т. Т. 3 / / Пер. з англ. - М., 1990.