15 апреля 2015Наука
276

Ген материнской хитрости

Как мутация, мешающая современным людям заводить детей, помогла Homo Sapiens пережить неандертальцев

текст: Юлия Кондратенко
Detailed_picture© Getty Images / Fotobank.ru

У людей поразительно часто встречается генетический вариант, который уменьшает вероятность родить ребенка. Такие результаты опубликовала на прошлой неделе в журнале Science команда исследователей из Стэнфорда. У носительниц обнаруженного генетического варианта беременность чаще прерывается на очень ранних стадиях, из-за чего они производят на свет значительно меньше детей, чем зачинают. Казалось бы, иметь такие гены очень вредно, и этот генетический вариант должен отсеиваться естественным отбором. Тем не менее у разных народов он встречается у 20—45 человек из каждых 100 — что никак не назовешь результатом отсева.

Ученые проанализировали геномы тысяч эмбрионов (и их родителей), чтобы выяснить, как часто на ранних стадиях развития зародыша возникают анеуплоидии, ошибки в количестве хромосом. Анеуплоидия — это когда хромосом меньше или, наоборот, больше, чем следует. Например, лишний экземпляр 21-й хромосомы оборачивается синдромом Дауна (поэтому, кстати, для всех знакомых с этим фактом известное высказывание министра культуры Мединского «У нашего народа имеется одна лишняя хромосома» звучит особенно цинично).

Большинство женщин даже не успевает узнать о несостоявшейся беременности; исключение — те, кто проходит процедуру ЭКО, «зачатия в пробирке».

Но чаще всего анеуплоидия убивает зародыш в первые дни после зачатия.

Большинство женщин даже не успевает узнать о несостоявшейся беременности; исключение — те, кто проходит процедуру ЭКО, «зачатия в пробирке» (а таким образом на свет появляются два-три процента детей в странах первого мира). В этом случае медики твердо уверены, что зачатие произошло, — поскольку организовали его сами — и внимательно следят за развитием каждой оплодотворенной яйцеклетки, прежде чем подсадить ее матери. Статистика 15 тысяч удачных и неудачных искусственных оплодотворений, собранная на третьи и пятые сутки (то есть еще до подсадки, пока эмбрион развивается в лаборатории), и стала предметом изучения.

А когда биологам хочется выяснить роль генов в каком бы то ни было вопросе, им важно сразу учесть вклад всего прочего. Чтобы не дать сбить себя с толку.

Прежде всего, частота анеуплоидий зависит от возраста матери — это может служить некоторым оправданием для советских врачей, которые ввели в обиход термин «старородящая» для рожениц за 25. Чем старше женщина, тем выше вероятность, что у эмбриона будет неправильное количество хромосом. В этом случае сбой обычно происходит еще на стадии, когда организм матери производит яйцеклетку, а сперматозоида, который ее оплодотворит, нет даже на горизонте. Такие анеуплоидии легко распознать, имея в виду, что в этой ситуации в избытке или в дефиците только материнские хромосомы, а отцовских ровно столько, сколько нужно.

Но иногда неприятности случаются и с отцовскими хромосомами (хотя в самих сперматозоидах анеуплоидии возникают крайне редко). Самая частая причина — то, что уже оплодотворенная яйцеклетка взяла и неправильно поделилась. А поскольку все клеточное содержимое (не считая ДНК отца) достается зародышу от яйцеклетки — и прежде всего это касается той разнообразной микроскопической техники, которая расплетает нити ДНК, тянет хромосомы в разные стороны и в итоге делает из одной клетки две, — то неполадки с расхождением хромосом на ранних стадиях развития зародыша могут возникнуть только из-за глубоко спрятанных дефектов в яйцеклетке.

Способность реже беременеть — еще один способ обхитрить мужчин, чтобы те приносили больше пользы.

И частота таких анеуплоидий в эксперименте от возраста матери уже не зависела. Но тем не менее у некоторых женщин анеуплоидные эмбрионы образовывались значительно чаще, чем у других.

Может ли быть так, что высокий риск неудачи запрограммирован генетически? Ученые стали искать в ДНК матерей какие-нибудь особенности, которые предсказывают анеуплоидию плода, — и отыскали наконец подозрительный фрагмент генома в четвертой хромосоме. Самым вероятным виновником проблем называют вариант гена PLK4, расположенного именно здесь и регулирующего важную стадию деления клеток.

Как следствие, у носительниц такого генетического варианта чаще образовывались зародыши с анеуплоидиями, которые, как правило, быстро погибали и не доживали даже до пятидневного возраста.

Интересно, что найденный генетический вариант, понижающий плодовитость, относится к тем немногим участкам ДНК, которые отличают нас от неандертальцев и денисовцев — двух вымерших видов доисторических людей, вытесненных Homo Sapiens. Значит, вариант гена PLK4 возник уже после нашего отделения от общего с неандертальцами предка, но еще до того, как начали возникать характерные различия между разными популяциями современных людей (то есть от 400 до 100 тысяч лет назад).

Теория эволюции вроде бы говорит: побеждают те гены, которые помогают оставить многочисленное потомство. Чем больше детей — тем больше копий гена в следующем поколении. А зачем нужен ген, который мешает размножаться?

Сейчас мы живем в комфортном, безопасном и цивилизованном мире с развитой медициной, и до совершеннолетия доживает почти столько же детей, сколько родилось. Но сотни тысяч лет назад, когда и продолжительность жизни была ниже, и повзрослеть удавалось меньшей части детей, «больше новорожденных» еще не означало «больше потомства». Доживет ли ребенок до зрелости и оставит ли потомство сам, в значительной степени зависело от родительской заботы. Авторы считают, что «вредный» вариант гена заставил человечество лучше заботиться о детях. Точнее, научил доисторических мужчин быть хорошими отцами.

Выигрышный с точки зрения эволюции ген может протащить за собой через поколения безвредного или маловредного соседа — это называют «генетическим автостопом».

В научной статье это называют «запутанным отцовством». Если далеко не каждое зачатие заканчивается родами, то сложнее определить, кто отец очередного новорожденного (если, конечно, партнеров у женщины было несколько). В таком случае можно рассчитывать на помощь в воспитании ребенка от большего числа мужчин, каждый из которых может оказаться его отцом. Получается, рассуждает команда из Стэнфорда, что способность реже беременеть — еще один способ обхитрить мужчин, чтобы те приносили больше пользы. Другие закрепленные эволюцией женские трюки — это скрытая овуляция и способность рожать круглый год (поэтому мужчинам неизвестно, когда нужно заниматься сексом, чтобы добиться зачатия; у прочих млекопитающих не так). Благодаря всему перечисленному дети были защищены от агрессии взрослых мужчин (потому что не хочется нападать на того, кто может оказаться вашим ребенком) и даже, вероятно, получали от них какую-то поддержку. А никакая поддержка не может быть лишней при выращивании ребенка с таким долгим детством, как у людей. Особенно если вы — первобытная женщина.

В 2015 году от дефектного гена PLK4 пользы для человечества никакой, зато огромному множеству носителей он мешает завести детей в срок — или завести их в принципе, если это накладывается на другие проблемы. Словом, есть поводы от него избавляться — и это может стать прецедентом в деле «улучшения человека» с помощью инструментов генетики.

Речь не обязательно идет про редактирование ДНК человеческих эмбрионов, которое сделал возможным недавно изобретенный метод CRISPR-Cas9, — пока ученые только обсуждают этичность таких экспериментов. Уже сейчас при ЭКО перед подсадкой проводят скрининг генетических аномалий и отбраковывают часть зародышей. Если «вредный» вариант PLK4 признать фактором риска — то есть шанс попутно лишиться целого набора вариантов тех генов, которым не повезло оказаться его близкими соседями по хромосоме. Соседние гены часто переходят от родителей к детям целым пакетом, по механизму «сцепленного наследования», и выигрышный с точки зрения эволюции ген может протащить за собой через поколения безвредного или маловредного соседа — это называют «генетическим автостопом». Авторы не исключают возможности, что сам проблемный вариант PLK4 — такой автостопщик, которого прихватил с собой за компанию неизвестный пока полезный ген, позволивший Homo Sapiens пережить неандертальцев. И в этом случае есть риск потерять больше, чем приобрести.


Понравился материал? Помоги сайту!

Сегодня на сайте
Разговор c оставшимсяВ разлуке
Разговор c оставшимся 

Мария Карпенко поговорила с человеком, который принципиально остается в России: о том, что это ему дает и каких жертв требует взамен

28 ноября 20244949
Столицы новой диаспоры: ТбилисиВ разлуке
Столицы новой диаспоры: Тбилиси 

Проект «В разлуке» начинает серию портретов больших городов, которые стали хабами для новой эмиграции. Первый разговор — о русском Тбилиси с историком и продюсером Дмитрием Споровым

22 ноября 20246500
Space is the place, space is the placeВ разлуке
Space is the place, space is the place 

Три дневника почти за три военных года. Все три автора несколько раз пересекали за это время границу РФ, погружаясь и снова выныривая в принципиально разных внутренних и внешних пространствах

14 октября 202413089
Разговор с невозвращенцем В разлуке
Разговор с невозвращенцем  

Мария Карпенко поговорила с экономическим журналистом Денисом Касянчуком, человеком, для которого возвращение в Россию из эмиграции больше не обсуждается

20 августа 202419572
Алексей Титков: «Не скатываться в партийный “критмыш”»В разлуке
Алексей Титков: «Не скатываться в партийный “критмыш”» 

Как возник конфликт между «уехавшими» и «оставшимися», на какой основе он стоит и как работают «бурлящие ритуалы» соцсетей. Разговор Дмитрия Безуглова с социологом, приглашенным исследователем Манчестерского университета Алексеем Титковым

6 июля 202423645
Антон Долин — Александр Родионов: разговор поверх границыВ разлуке
Антон Долин — Александр Родионов: разговор поверх границы 

Проект Кольты «В разлуке» проводит эксперимент и предлагает публично поговорить друг с другом «уехавшим» и «оставшимся». Первый диалог — кинокритика Антона Долина и сценариста, руководителя «Театра.doc» Александра Родионова

7 июня 202428948
Письмо человеку ИксВ разлуке
Письмо человеку Икс 

Иван Давыдов пишет письмо другу в эмиграции, с которым ждет встречи, хотя на нее не надеется. Начало нового проекта Кольты «В разлуке»

21 мая 202429602