При делении клеток путем мейоза (от греч. meiosis – «уменьшение») механизм другой. Половые клетки (гаметы) в отличие от соматических имеют одинарный набор хромосом – и сперматозоиды, и яйцеклетки всегда содержат их только по 23. В процессе же их слияния оплодотворенная клетка образует зиготу (что означает рождение человеческого зародыша), в которой содержится уже 46 хромосом: половина – от отца, половина – от матери. Причем все бремя «ответственности» за пол будущего ребенка возложено на мужчину, вернее, на его 23-ю хромосому, которая может быть в равной степени носителем как Х-, так и Y-хромосомы. Если яйцеклетку оплодотворяет сперматозоид с Y-хромосомой (образуя пару XY), значит, родится мальчик, если с Х-хромосомой (образуя пару ХХ) – девочка. При этом вероятность появления на свет у обоих полов равная – к материнской клетке одновременно устремляется 200 миллионов сперматозоидов, половина из которых несет Y-хромосому, а вторая – Х-хромосому, но только один из них достигает цели.
Таким образом, вся передаваемая потомству наследственная информация – о строении, развитии и индивидуальных признаках – находится в хромосомах и закодирована в биополимере, называемом дезоксирибонуклеиновой кислотой (ДНК). Именно ее минимальной единицей, а значит, и единицей наследственности, как раз и является ген (от греч. genos – «происхождение»), каждый из которых несет в молекуле ДНК строго определенную последовательность нуклеотидов. В том же случае, если в наборе генов по какой-то причине происходит сбой, возникает мутация – изменение отдельных биохимических, физиологических или морфологических свойств потомства, – приводящая к искажению наследственной программы, получаемой от родителей. По характеру изменений мутации делятся на геномные, хромосомные и генные.
При геномных мутациях в клетках наблюдается изменение числа хромосом. Это может быть и увеличение в несколько раз двойного набора хромосом, и уменьшение его в два раза, и отсутствие одной или нескольких пар хромосом, и наличие вместо пары всего одной, а также трех и более хромосом.
К хромосомным мутациям относятся врожденные пороки развития, вызванные перевертыванием, удвоением или выпадением участка хромосомы. И все же основная доля всех нарушений приходится на генные мутации, возникающие при изменении химического строения отдельных генов. Причем изменение всего одного мизерного по размерам гена может привести к изменению сразу нескольких признаков. Многие мутации могут быть нейтральными, или «молчащими», то есть не оказывающими какого-либо заметного влияния на организм. Генные мутации, не свойственные данному организму, как правило, вредны для него, поскольку вторгаются в процесс его развития, снижая его жизнедеятельность и репродуктивную способность. Как правило, неоправданные изменениями вредные мутации не закрепляются в популяции, более того, теряя возможность широкого распространения, они скорее всего исчезают через 2—3 поколения. И лишь немногие мутации оказывают на организм положительное воздействие, способное улучшить наследственные признаки, например сопротивляемость организма к инфекциям или токсинам. Именно эта, последняя, категория мутаций и является движущей силой эволюции.
Раскрыть сущность многих человеческих болезней и вплотную подойти к генной терапии позволили достижения ученых-генетиков, давшие возможность выйти на молекулярный уровень познания генетических структур наследования. В ходе многолетней работы им удалось выяснить, что множество хронических заболеваний есть проявление генетического груза, риск которого можно предсказать задолго до рождения ребенка. Бесспорно, зачатки наследственной патологии могут быть представлены в виде рецессивных мутаций предков, но немалую часть составляют и новые, так называемые спонтанные генетические мутации, не последнюю роль в возникновении которых играет негативное воздействие окружающей среды, – ионизирующая радиация, загрязнение атмосферы, появление устойчивых штаммов вирусов и тому подобное. По мнению специалистов, в процессе внутриутробного развития каждый современный человек приобретает как минимум 10 скрытых мутаций. По счастью, большинство из них – рецессивны и не проявляются в присутствии нормальных генов, имеющих аналогичное расположение в парной хромосоме. Однако если в последующих поколениях встретятся два таких скрытых носителя, то у потомства этот патологический признак может проявиться. К аномалиям, передающимся по рецессивному признаку, относятся такие заболевания, как заячья губа и волчья пасть, микроцефалия и ихтиоз.
К специальной группе патологий генетики относят хромосомные заболевания, которые могут возникнуть непосредственно в момент оплодотворения в том случае, если в яйцеклетке по причине нерасхождения гомологичных хромосом оказываются не две «правильные», а три или, наоборот, одна хромосома. Организмы, развивающиеся из таких зигот, будут иметь нарушенный набор хромосом во всех клетках. Нарушение хромосомного «комплекта» может касаться не только одинарных половых хромосом, но и каждой из соматических пар. Так, например, при синдроме Дауна наблюдается нерасхождение 21-й пары хромосом, а при синдроме Патау – 13-й пары, и в клетках пораженного им человека имеется по 47 хромосом.
Сегодня выявлением наследственных заболеваний занимается в том числе пренатальная (дородовая) диагностика. Главная ее задача – как можно раньше определить наличие или отсутствие заболеваний у плода. Особо диагностируется так называемая «группа риска». По словам врача-генетика Лечебно-диагностического центра «Артмед» Надежды Васильевны ЗАРЕЦКОЙ, в эту группу входят: «Женщины в возрасте от 35 лет, женщины, имеющие наследственную предрасположенность к тем или иным заболеваниям, а также те, кто уже имеет заболевания и у кого есть неполноценные дети».
Пренатальная диагностика предлагает целый комплекс медицинских мероприятий, среди которых выделяют инвазивные («вторжение внутрь организма») и неинвазивные методы.
Инвазивная методика (амниоцентез, плацентоцентез, кордоцентез и другие процедуры) предусматривает исследование образцов околоплодных вод, хориона, плаценты и других тканей. При амниоцентезе, например, с помощью шприца с иглой (путем прокола брюшной стенки) забирают образец околоплодной жидкости, которую потом исследуют в лаборатории. С помощью такой диагностики можно обнаружить наличие хромосомных и генных болезней, а также определить степень кислородного голодания плода или зрелости его легких. Тут надо отметить, что показания к подобным процедурам дает, разумеется, врач, но решение об их проведении каждая женщина принимает сама.
При обнаружении каких-либо заболеваний плода проводить внутриутробную коррекцию на сегодняшний момент невозможно – для такого рода вмешательства необходим определенный уровень развития медицины. К тому же у нас в России любые попытки вмешательства в развитие плода запрещены законом.
При неинвазивных методах берется анализ крови беременной женщины (скрининг материнских сывороточных факторов), делается ультразвуковое сканирование плода и тому подобное. Скрининг материнских сывороточных факторов (СМСФ) часто называют «тройным» тестом, поскольку исследуют содержание в крови беременной женщины трех веществ: альфа-фетопротеина (АФП), хорионического гонадотропина (ХГ) и неконъюгированного эстриола (НЭ). Так, по количеству альфа-фетопротеина – вещества, вырабатываемого печенью плода и попадающего через плаценту в кровь беременной женщины, – определяют ряд заболеваний, в том числе и синдром Дауна, при котором уровень АФП сильно снижается.
И скрининг материнских сывороточных факторов, и ультразвуковое исследование регламентированы приказом Минздрава РФ. По статистике, метод скрининга довольно эффективен: 70% всех случаев синдрома Дауна выявляется на сроках до 22 недель беременности. Что же касается УЗИ-исследования, то оно тоже эффективно, особенно если проводится на современном ультразвуковом оборудовании.