15 апреля 2015Наука
13178

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!

Подписывайтесь на наши обновления

Еженедельная рассылка COLTA.RU о самом интересном за 7 дней

Лента наших текущих обновлений в Яндекс.Дзен

RSS-поток новостей COLTA.RU

Сегодня на сайте
И-и 35 раз!..Современная музыка
И-и 35 раз!.. 

Видным московским рок-авангардистам «Вежливому отказу» исполняется 35 лет. Григорий Дурново задается вопросом: а рок ли это? Русский рок? Что это вообще такое?

24 сентября 20202571
Видели НочьСовременная музыка
Видели Ночь 

На фоне сплетен о втором локдауне в Екатеринбурге провели Ural Music Night — городской фестиваль, который посетили 170 тысяч зрителей. Денис Бояринов — о том, как на Урале побеждают пандемию

23 сентября 20202554
«Мужчины должны учиться друг у друга, а не у кого-то извне, кто говорил бы, как следует себя вести»Общество
«Мужчины должны учиться друг у друга, а не у кого-то извне, кто говорил бы, как следует себя вести» 

Зачем в Швеции организовали проект #guytalk, состоящий из встреч в мужской компании, какую роль в жизни мужчины играет порно и почему мальчики должны уже смело разрешить себе плакать

23 сентября 20205057
СВР: смена имиджаЛитература
СВР: смена имиджа 

Глава из новой книги Андрея Солдатова и Ирины Бороган «Свои среди чужих. Политические эмигранты и Кремль»

22 сентября 20203190
Шаманизм вербатимаКино
Шаманизм вербатима 

Вероника Хлебникова о двух главных фильмах последнего «Кинотавра» — «Пугале» и «Конференции»

21 сентября 20203350