Фогель, Мотульски - Генетика человека - 3 (Фогель, Мотульски - Генетика человека - 1990), страница 3

Обе гипотезы кажутся маловероятными, если исходить из классических представлений о дупликациях или делециях отдельных хромосомных сегментов как изолированных и случайных событиях; б) гетерохроматиновые районы выявляются в коротком плече некоторых акроцентрических хромосом. Их число уменьшается в следующем ряду организмов в последовательности: Рондо -+ боайа -+ Нато -+ Рап. Повидимому, такой гетерохроматиновый материал время от времени образуется в виде мутаций де почо в непосредственной близости от центромер акроцентрических хромосом, а затем перемещается в результате случайных хромосомных перестроек в другие участки хромосом.

Возможно, что подобный материал содержится во вторичной перетюкке 9-й хромосомы Ната (разд. 2.1.2). 9-е хромосомы человека и шимпанзе включают также гетерохроматиновый блок вблизи центромеры; в) существуют вариации и в локалязапии Т-сегментов. Единственное возможное объяснение этого факта состоит в том, что периодически материал сегментов на концах хромосомы свнтезируется йе почо и затем распределяется по другим хромосомным участкам в результате перестроек; г) у горилл и человека выявлены дополнительные О-сегменты вблизи центромер 3-й и 4-й хромосом; сходные сегменты обнаружены в хромосоме 9 гориллы, в хромосоме 13 человека и в 3-й хромосоме шимпанзе. У орангутана и гиббона их нет совсем.

Все эти три результата, полученные при изучении терминальных О- и Т-сегментов, гетерохроматиновых районов и прицентромерных (у-областей, свидетельствуют о том, что кариотипические различия между пятью рассматриваемыми близкородственными видами обусловлены не только перестройками хромосом, которые можно объ- 7. Эволюция человека 13 испить, используя классические принципы. По-видимому, какую-то роль н этом играют дополнительные механизмы, например синтез йе поко, а также потеря хромосомного материала. Исследования на уровне ДНК расширяют наше представление об этих процессах. Недавно было построено гипотетическое филогенетическое древо приматов, отражающее взаимосвязи широкого круга таксонов от полуобезьян до человека.

Оно основано на результатах изучения кариотипов более .ем 60 видов зтогоотряда, проводившегося с использованием всех имеющихся методов дифференциального окрашивания (1913). Эухроматиновый материал, т. е. невариабельные й- и О-сегменты (разд. 2.1.2,!), у обезьян, человекообразных обезьян и у людей, по-видимому, идентичны. Все количественные и качественные изменения связаны с гетерохроматином. Типы хромосомных перестроек, выявляемые по видовым различиям в структуре хромосом, варьируют от подгруппы к подгруппе: например, у (лшипдае преобладают робертсоновские транслокации (центрические слияния); у Сегсорййес(оае часто встречаются хроыосомные разрывы; лля эволюции Ропй(дае, а также человека обычны перицентрнческие ннмрсвн.

Хромосомные перестройки а ходе эаолюиии и а совремеииой пояуллиии. Имеется существенное различие между хромосомнымн перестройками, зафиксированными в ходе эволюпин и возникающими в современной популяции. В настоящее время наиболее распространены центрические слияния хромосом гу- и О-групп, сопряженные с утратой материала коротких плеч (разд. 2.2.2). Как зто ни удивительно, в ходе эволюции попгид и человека ни одно, буквально ни одно нз центрических слияний не зафиксировалось. Вдипственное объяснение этого факта состоит в том, что хромосомные перестройки такого рода селективно вредны, что может быть связано с образованием анеуплоидов, например зигот с трисомией по длинному плечу 21ц (синдром Дауна) или нежизнеспособных анеуплоидных эмбрионов. Однако, насколько нам известно, не нес центрические слияния оказываются селектнвно вредными. (Более подробно этн вопросы обсуждаются н разд.

22.2.2.) Может быть высокая частота центри- ческих слияний и потерь зщ от, к которым они приводят,- это относительно недавно возникшая генетическая адаптация к специфическим особенностям размножения и развития людей7 Селектиапае преимущество высокой частоты гпаптапиых абортов у людей (1937). Известно, что 5 754 всех зачатий у человека приводят к образованию эмбрионов с хромосомными аномалиями (равд. 2,2.4); большинство из них нежизнеспособны и абортируются. В редких случаях рождаются дети с тюкелыми уродствами, не имеющие шансов на выживание в примитивных жизненных условиях. У выживших индивидов, основная часть которых — анеуплоиды по Х-хромосоме, фертильность значительно снижена (равд.

2.2.3.2). Гибель зигот до их имплантации в болыпинстве случаев проходит незамеченной. На первый взгляд значительная потеря эмбрионов, обусловленная хромосомными аберрациями, свидетельствует о существенном понижении репродуктивной приспособленности вида, к которому мы принадлежим. Однако на эту проблему можно посмотреть с другой стороны. Известно, что у людей потомство на протюкении длительного времени нуждается в большой родительской заботе. Следовательно, между родами живых детей должен выдерживаться некий оптимальный интервал, максимизирующий вероятность того, что ббльшая часть потомков доживет до репродуктивного возраста. Любой механизм, обусловливающий уменьшение числа рождений живых детей от максимального до оптимального и увеличение интервала между рбдами от кратчайшего до оптимального (не создающий при этом угрозы жизни матери), может давать селективное преимущество.

Ранние выкидыши, обусловленные хромосомными аберрациями, при тех примитивных условиях, в которых существовали наши предки, вероятно, служили именно таким механизмом. Благодаря ему значительно увеличивалась средняя нродолжительность грудного вскармливания, что, вероягно, уберегала детей от недоедания и кишечных инфекций. Высокая частота сооптаниых абортов, очевидно, обусловливает уменьшение общего числа младенцев н малолетних детей, опекаемых одной матерью. Относительно высокая частота центрических слияний может также быть связана с отбором. Этот механизм, вероятно, детерминирован ядрышковым организатором, так как участки хромосом, залействованиые в процессах центрического слияния, концентрируются именно в эхом районе. Из данной гипотезы следует, что у других высших приматов центрические слияния 14 7 Эволюция человека должны встречаться реже, чем у людей.

Из-эа малого размера популяций всех отличных от человека приматов, нзучавшыхся Ло настоящего времени, соответствующие лаыыые о частоте цгытрнческях слияний — ы хромосомыых аберраций вообще-отсутствуют. С другой стороны, трысомыы, являющиеся наиболее существеыыым источником репродуктивных потерь, обусловленных хромосомыымы аномалиями, у приматов, отличных от человека, вгсомыеыыо имеются, о чем свидетельствует обнаружение трнсомыы по 21-й хромосоме у шимпанзе [195Ц. Однако недостаток давыых ые позволяет прийти к каким- либо выводам отыосытгльыо частоты этой аыомалыы; учитывая сравнительно малое число обследованных особей, резонно предположить, что у шимпанзе трысомыя 21 всгрсчавтся, возможно, ые намного реже, чем у людей.

Гамалагия хромосом и хрвмогамных сегментов человека и сравнительно далеких ат него видов, нг яринадлгжащих к приматам. Гомологяы в структуре хромосом и порядке генов можно обнару- мить ые только у различных приматов, включая человека, ыо ы у вылов, находящихся в более отдаленном родстве друг с прутом. Например, покусы, сцепленные у человека, проявляют тенденцию к сцеплению ы у мыши, ыаыболее хорошо изученного в генетическом отношении млеко- питающего [1910; 19493. Эты гомологыы так сильны, что напрашивается вывод о сохранении различных груыл сцепления у разных видов в результате действия естественного отбора. Такой вывод эквивалентен тезису о фуыкцяоыальвом значении последовательности ы порядка расположения генетического материала ыа уровнях более высоких, чем уровень отдельных геыов (см. равд.

2.3 ы 3.55), Х-хромосома оставалась почти неизменной ыа протяжении всей эволюцлы млекопитающих [156); в Х-хромосомах мыши я человека обнаружены гомологнчыые группы, состоящие по крайней мере ыз десяти сцепленных покусов [1910; 19323. Оыо [156! рассматривал гипотезу, согласью которой причиной этого феномена могут быть ыыактывацяя Х-хромссом ы доэовая компенсация. Для генома в целом оценка средней длины хромссомыых сегментов, сохранившихся со времеви расхождения предков людей ы мышей, полученная.путем сравнения двух карт сцеылеыыя, составляет ъй,! сМ [1960].

Эта оцеыка была использована для определения числа хромосомыых перестроек, зафиксированных в двух предковых популяциях эа время, прошедшее после ых разделения. Как может осуществляться фиксация хромосомной перестройки в нолуляции? Как показано в разд. 6.4.2, подавляющее большинство новых мутаций, возникающих в популяции, утрачивается.

Такая потеря происходит не только в случае селективно нейтральных, но и в случае селективно ценных мутаций. Большинство хромосомных перестроек, как, например, перицентрические инверсии, часто оказываются селектнвно вредными, поскольку приводят к нарушениям мейоза. С другой стороны, Кимура (1968) [15103 показал, что скорость фиксации почти нейтральной мутации зависит только от соответствующей частоты мутирования.

Частоты мутаций, приводящих к возникновению перицентрических инверсий, пока неизвестны. Не зная их, а также не имея достоверных данных о степени селективной вредности, которая может варьировать для разных перестроек, выдвигать какие-либо гипотезы относительно вероятности фиксации невозможно.