Мальчик или девочка? Как хочется заранее получить ответ на этот вопрос, в семье, где уже есть дочь и жаждут сына или, наоборот, где два-три братика ждут сестричку. Но главные волнения не об этом: кто бы ни родился, сын или дочь,-был бы здоровым.
Плацентарный барьер становится на пути к радостной и здоровой жизни первым барьером, который надо преодолеть. О неприятностях, связанных с несовместимостью крови, мы рассказали. Могут быть и другие препятствия к нормальной и здоровой жизни ребенка. По ряду стран существует весьма печальная статистика. Например, в США из 5-10 миллионов зачатий половина завершается гибелью эмбрионов на ранних стадиях развития. Из 3,2 миллиона эмбрионов, достигших 20-недельного возраста, около 40 000 погибает, не успев родиться. Почти такое же количество новорожденных умирает в первый месяц после рождения от того, что они родились с какими-нибудь отклонениями в развитии тканей, органов или систем. Примерно 40 000 новорожденных остаются жить с врожденными пороками, которые иногда можно лечить. Каждый год рождается не менее 90 000 умственно отсталых детей и 150 000 детей, которые будут с трудом учиться. Они дополнят и без того тревожную картину судьбы будущих американцев. В чем же причина этих несчастий? Отчасти -в дефектных генах, передающихся по наследству.
В настоящее время около 6 процентов всех людей имеют какие-либо отклонения от биологической нормы. Каждый здоровый человек в хромосомном аппарате своих клеток содержит не менее 12 дефектных генов, которые себя никак не проявляют. Вместе с тем известны сотни наследственных болезней, с которыми ребенок появляется на свет. Значит, они возникли еще в период внутриутробного развития. И тогда родители начинают ломать голову: откуда бы это могло быть? Анализируют биологические особенности своего организма, считая себя, свою наследственность виновной в этом. Порой ищут причину в поведении женщины во время беременности, вспоминают, не было ли у нее испуга, физических перегрузок, инфекционных или иных болезней.
На вопрос: где причина врожденных болезней? - пытался ответить еще Каспар Фридрих Вольф. Он писал в «Теории способности передачи потомству», что «... в семьях шестипалых шестипалый отец производит на свет сына также шестипалого или от гермафродита родится гермафродит». И если принять во внимание, что «...у человека формируется пять пальцев, две руки и две ноги исключительно потому, что у родителей было столько же пальцев, столько же рук и столько же ног...», то разве нельзя убедиться, что «именно структура родителей является причиной структуры потомства»? На первый взгляд это действительно так. Но Вольф уже тогда понимал сложность механизма передачи признаков потомству, ибо вслед за этими факторами он анализирует и другие, критикуя сложившееся неверное представление о том, что «сами части тела являются причиной формирования частей эмбриона или имеют влияние на эти формирующиеся части». Он приводит такие доводы: «Люди, у которых ампутированы ноги и кисти рук или полностью руки, люди с укороченным носом или какой-либо другой частью тела, слепые, горбатые, люди, у которых какие-нибудь другие части тела поражены болезнями, тем не менее рождают здоровых и неповрежденных детей».
В XVIII веке русский академик еще не мог разграничить наследственные и ненаследственные болезни. О генах тогда и речи не было. Однако о наследовании некоторых болезней было известно давно. Так, в 1716 году у здоровых
родителей родился Эдвард Ламберт, кожа которого быстро потемнела, а затем покрылась чешуйками. У него было 6 сыновей тоже с кожей дикобраза, причем признак повторялся в шести последующих поколениях у мальчиков. История знает передачу по наследству врожденной ночной слепоты, которую наследовали на протяжении многих поколений 134 потомка одного знатного рода.
Существовало предание, что сифалангию (сращивание суставов пальцев), прослеженную на протяжении длительного времени в некоторых родах, происходящих от знаменитого полководца Столетней войны Джона Тальбота, потомки унаследовали именно от него. При ремонте гробницы Тальбота в 1917 году удалось доказать, во-первых, что находящийся в ней скелет действительно принадлежал знаменитому полководцу, так как на нем обнаружили следы предсмертных ранений, полученных им под Шатильоном и описанных в хрониках того времени. Во-вторых, на скелете была найдена сифалан-гия, которая передавалась по наследству на протяжении 14 поколений. Описано множество болезней, стойко передающихся по наследству. Среди них - глухонемота, подагра, шизофрения, некоторые формы диабета, мраморная болезнь (ломкость костей), альбинизм (бесцветные кожа, волосы, розовые глаза, радужные оболочки которых лишены красящего пигмента, благодаря чему просвечивающие кровеносные сосуды делают их розовыми), раннее поседение и полысение и многие другие.
Если болезнь новорожденного была вызвана воздействием на организм плода каких-нибудь неблагоприятных факторов внешней среды, она считается приобретенной. Если она обусловлена дефектными генами родителей - наследственной.
Для новорожденного безразлична причина возникновения его болезни. Но родителям ее знать необходимо. Ведь если патология наследственна, она может повториться у будущих детей. Всегда ли? И на этот вопрос во многих случаях уже найден ответ.
Согласно первому закону Менделя, у первого поколения гибридов вероятность появления гетерозиготы (организма, объединившего гены разных признаков двух родителей, способного потом дать несколько типов генетически различных
половых клеток) равна 100 процентам. Вероятность того, что гибриды будут обладать доминантным признаком, также равна 100 процентам. (Вспомните, как преобладали гены А и В в сочетаниях АО и ВО групп крови ребенка. На этом примере было хорошо видно, что вероятность появления скрытого, рецессивного признака (гена О) равнялась нулю).
Иначе выглядит прогноз в отношении потомства второго гибридного поколения: у внуков в 25 процентах случаев проявится один доминантный ген, в 25 процентах - рецессивный, а в 50 процентах хромосомы внуков будут содержать оба гена, то есть будут гетерозиготны. (Помните, у Менделя 1:2:1.) У 50 процентов гетерозиготных внуков когда-нибудь родятся правнуки. У них интересующие нас признаки будут наследоваться в отношении 3:1 (три четверти потомков унаследуют доминантный ген, и одна четверть - рецессивный). Вроде бы все легко и просто, но не все так хорошо укладывается в схему, когда дело касается людей. Частота проявления действия генов у человека оказалась менее 100 процентов. Если же по законам Менделя ожидается, что ген проявится у половины потомков, то лишь половина от этой половины потомков, имеющих этот ген, будет обладать признаком, им определяемым.
Человек многим отличается от других живых существ, прежде всего - развитием мозга и зависимостью от социальной среды. Поэтому возникла ветвь генетики - медицинская генетика, или генетика человека, учитывающая все достижения современной науки и все особенности объекта Homo sapiens.
С людьми нельзя поступать так, как с разными сортами гороха,- метод гибридизации здесь неприемлем. У исследователя наследственных болезней есть другие способы. Так, из многих семей он может отобрать такие, в которых прослеживается наследование (не обязательно заболевания) любого признака, отличающего эту семью от других.
Например, несколько членов Габсбургской династии королей имели выступающую нижнюю челюсть и особым образом измененную нижнюю губу.
Наследование этих признаков было изучено очень тщательно, и результаты, вместе с историческими портретами, опубликованы Императорской академией, находившейся под покровительством самой семьи Габсбургов. Присмотревшись к
портрету члена семьи XIV века и портрету потомка, жившего в XIX веке, можно видеть, что этот признак передавался из поколения в поколение сквозь столетия и воспроизводился в точности.
(Маленькая историческая справка: германские короли династии Габсбургов правили до 1806 г. так называемой Священной Римской империей германской нации, Испанией - с 1516 до 1700 г., Австрийской империей - с 1804 г., Австро-Венгрией-с 1867 по октябрь 1918 г. Первый император этой династии - Рудольф I - царствовал с 12.73 по 1291 г. Последний - Карл I - правил всего два года (1916-1918) и был свергнут национально-освободительным и рабочим движением в Германии 1918 г.)
...Сложность генетических исследований среди людей заключается в том, что далеко не все хранят портреты своих предков с десятого (или дальше) колена и даже не знают ни фамилий, ни имени их. Исследования требуют большого времени и создают необходимость изучать многих людей.
Так как в основном исследования родословной строятся на рассказах о родственных связях, они не всегда бывают точными. Да и в некоторых семьях дети могут не знать, что их воспитывал приемный отец или приемная мать.
Даже многодетные семьи не обладают достаточным материалом, чтобы можно было делать выводы о наследовании того или иного признака. И все же изучение наследственных болезней у трех поколений одной семьи (иногда удается анализировать и четвертое - правнуков) позволяет судить о том, является ли болезнь наследственной или возникла под влиянием факторов окружающей среды. С этой же целью выявляют одинаковые признаки у близнецов. У однояйцевых близнецов, развившихся из одной зиготы,- одинаковый набор генов. Поэтому их общие признаки почти всегда имеют наследственную природу. Если у таких близнецов существуют различия, их объясняют влиянием факторов окружающей среды.
Близнецы ~ самый настоящий клад для генетики. Недаром в годы второй мировой войны близнецов берегли как государственное сокровище в оккупированной немцами Дании и в Швеции. Реестр датских и шведских близнецов охранялся, как золотой фонд. Сравнивая, как и чем они болеют, как реагиру-
ют на лекарства, как ведут себя при разных обстоятельствах, можно выяснить, что наследственно, а что может изменяться под влиянием среды. Так как у разнояйцевых близнецов гораздо меньше общих генов, интересно для выявления наследственных болезней сравнивать их с однояйцевыми.
Как правило, медицинский генетик может проследить характер наследования признаков лишь в одном или двух поколениях, так как его собственная жизнь ограничена определенным периодом, так же как и его деятельность в области генетики. Поэтому медицинская генетика развивается не так быстро, как хотелось бы.
Однако в настоящее время у людей уже выявлено много доминантных признаков. Если зигота, из которой разовьется мальчик или девочка, содержит два разных гена, отвечающих за цвет глаз - голубой и карий, у ребенка будут карие глаза, так как ген кареглазости доминирует.
Точно так же преобладающими признаками являются: короткие пальцы на руках (брахидактилия), неспособность различать предметы при плохом освещении («куриная слепота»), значительно укороченные конечности при нормальном туловище и голове, выступающая вперед нижняя челюсть (в роде Габсбургов), повышенное содержание холестерина в крови, ямочки на щеках, свободная - неприросшая мочка уха, способность свертывать язык трубочкой, большие глаза, прямой разрез глаз, близорукость, крупный нос, широкие ноздри, длинный подбородок, волосы с мелкими завитками, поседение волос к 25 годам, раннее облысение у мужчин, наличие зубов при рождении, смуглая кожа, веснушки, нормальный рост, праворукость, сопрано у женщин и бас у мужчин, абсолютный музыкальный слух, склонность к ожирению.
Рецессивными признаками будут: отсутствие волос, тонкий большой палец, приросшая мочка уха, голубые глаза, сахарный диабет юношей, маленькие глаза, нормальная острота зрения, широкий и прямой нос, короткий подбородок, вьющиеся, волнистые или прямые волосы, поседение волос после 40 лет, облысение у женщин, отсутствие зубов при рождении, белый цвет кожи, длинный череп, отсутствие склонности к ожирению, леворукость, альт у женщин и тенор у мужчин, наследственная глухота.
Около 93 процентов болезней, подкарауливающих младенца с момента появления на свет, объясняются наследственным предрасположением - своеобразием в генном наборе, включающим передающийся по наследству дефект. До поры до времени он может не проявляться вообще, как бы притаившись в ожидании подходящих условий. Чаще всего это различные нарушения обмена веществ или биосинтеза белка. В настоящее время лучше других изучены причины нарушений углеводного обмена. Если из-за нарушений в генном аппарате в клетке отсутствует один из ферментов, необходимых для углеводного обмена,- гликозидаза, то углеводы не расщепляются и начинают накапливаться. Возникает так называемая болезнь накопления, из-за которой новорожденный погибает в возрасте 1-3 месяцев.
Это как раз тот случай, когда и отец и мать здоровы, но в их хромосомах есть дефектный рецессивный ген, доставшийся им в наследство от предков. Дефект не проявлялся ни у отца, ни у матери потому, что в паре с дефектным геном доминировал ген нормального синтеза гликозидазы. Если ребенок гомозиготен по рецессивному гену, он будет нежизнеспособным. Единственный пока способ помочь родителям - установить диагноз до рождения и своевременно прервать беременность.
Нарушения в углеводном обмене серьезны потому, что от углеводов зависит контакт между клетками; клетки «узнают» одна другую благодаря углеводам, расположенным близко к их поверхности. Углеводы определяют специфику веществ, от которых зависит группа крови, они поставляют клетке необходимую энергию и участвуют во многих других жизненно важных процессах.
В суставах, костях, хрящах, связках, соединительнотканных волокнах сердца и сосудов есть углеводы, называемые сейчас, гликозаминогликанами (еще недавно их называли муко-полисахаридами). Если нарушается их обмен, дети отстают в умственном и физическом развитии. У них резко замедлен рост, деформированы грудная клетка и конечности, часто бывает горб. Как правило, эта болезнь прогрессирует, лечить ее очень трудно и в большинстве случаев - безуспешно.
Предполагают, что одним из заболеваний этой группы страдал Никколо Паганини. Как сообщил недавно один из аме-
риканских научных медицинских журналов, несколько странный внешний облик великого скрипача получил объяснение у современных генетиков. Мертвенно-бледное, как бы вылепленное из воска лицо, глубоко запавшие глаза, сверхгибкие и невероятно длинные пальцы, угловатость движений - все это характерно для синдрома Марфана, наследственной болезни, впервые описанной через 56 лет после смерти Паганини. Необычным строением пальцев объяснял виртуозность игры Паганини Гете. Но конечно же, не только строение пальцев - плюс к этому Паганини, несомненно, обладал способностями музыкального гения.
И другие нарушения обмена белков, жиров, аминокислот, минеральных веществ тоже могут быть наследственными. Генетически обусловленных нарушений обмена сейчас известно около 2000. Лишь немногие из них можно лечить.
Несколько лет назад в нашей печати было опубликовано сообщение из Института экспериментальной медицины АМН СССР, в котором говорилось о попытках исправлять последствия генных нарушений в организме животных. Дело в том, что наследственная информация, полученная от родителей, реализуется не сразу. В ходе развития зародыша можно выделить несколько критических моментов. Из них главнейшими являются два: когда устанавливается связь между эмбрионом и организмом матери и когда начинается морфогенез.
Нарушения жизнедеятельности эмбриона в первый критический период оканчиваются, как правило, его гибелью. Это, несомненно, меньшее зло, чем рождение урода, если нарушения возникнут позже.
Развивающийся человеческий организм особенно чувствителен к повреждениям на 1,3 и 9-й неделях внутриутробной жизни. Возможно, если в это время воздействовать на зародыш извне, можно будет лечить врожденные дефекты.
Опыты проводились вначале на плодовых мушках-дрозофилах, потом на мышах. Хотя глубокие причины наследственных «поломок» находились в хромосомном аппарате, оказалось, что реализация их зависит от условий, в которых шло развитие зародыша.
Прогревание при 32-34° приводило к тому, что у наследственно короткокрылых мух потомство имело почти нормальные крылья.
Чистая линия мышей с недоразвитыми глазами производила мышат с глазами большего размера, если в рацион беременных самок добавляли некоторые витамины или короткое время прогревали их при температуре около 40°.
Уменьшали наследственные нарушения антибиотики и рациональный пищевой режим. Таким образом, дело не так безнадежно, как кажется. Но от экспериментов на животных к лечению человека- долгий и нелегкий путь.
Некоторые наследственные болезни уже лечат. Например, гемофилию. В крови людей, больных гемофилией, перестает вырабатываться либо фибриноген - высокомолекулярный белок, свертывающийся при образовании раны, либо тромбин -фермент, способствующий свертыванию фибриногена. Значит, стоит ввести в организм недостающие вещества, и больной уже не рискует погибнуть от кровотечения.
Действенный метод борьбы с наследственными болезнями - генетическая консультация. Будущим родителям, после того как устанавливаются наследственные нарушения у них или у их предков, разъясняется степень риска рождения у них больного ребенка. Риск во много раз выше, если заключается близкородственный союз - между двоюродными братьями и сестрами, так как в их генетическом аппарате могут быть одинаковые дефектные гены. У детей, родившихся от таких браков, гораздо чаще встречаются наследственные болезни и врожденные уродства. Кровное родство родителей на пять процентов повышает смертность новорожденных. Правда, эта закономерность проявляется лишь в двух ближайших поколениях. Если проанализировать родственные связи на пять и более поколений назад, то есть построить генеалогическое дерево, может быть получен самый неожиданный результат: в родстве окажутся те, кто об этом и не подозревал.
За последние 100 лет число родственных браков сократилось, так как исчезают расовые, национальные и социальные предрассудки, развиваются культурные связи между странами и народами. Чем больше расстояние между местами постоянного жительства семей каждого из родителей, тем меньше у родителей одинаковых генов, среди которых могут обнаружиться дефектные.