Тарау. Адам генетикасын зерттеу методтары

Жалпы генетиканың дамуында әр түрлі эксперименталдық объектілер маңызды роль атқарды. Қазіргі кезде адам гене-тикалық зерттеулердің басты объектілерінің біріне айналатын жаңа дәуір туып отыр.

1. АДАМ ГЕНЕТИКАЛЫҚ ЗЕРТТЕУЛЕРДІҢ ОБЪЕКТІСІ РЕТІНДЕ

Еркін шағылыстырудың мүмкін еместігі, жыныстық жағы-нан кеш жетілетіндігі, әр семьяда ұрпақ санының аз болатын-дығы, ұрпақтар үшін өмір жағдайларын біркелкі етудің мүмкІн еместігімен байланысты адам генетикасын зерттеу үлкен қиын-дықтар туғызады.

Айтылған қиындықтарға қарамастан адамның генетикасын білу саласындағы жетістіктер аса елеулі. Түрдің генетикалық зерттелгендігі көбіне белгілерді дәл анықтау әдістерін ашуға байланысты болады. Бұл жағынан алғанда адамның артықшы-лығы мол. Адамда әр түрлі көптеген белгілер, соның ішінде басқа организмдерде белгісіз болып отырған патологиялық белгілер зерттелді.

Алайда адамның психикалық және творчестволық қызметі ерекшеліктерінің барлығы дерлік соншама күрделі, соншама

сыртқы жағдаилармен, соның пшн-де әлеуметтік факторлармен қамтамасыз етілетіндіктен бұл қасиеттерді генетикалық талдау әзірге қиындық келтіруде, алайда олардың тұқықуалаушылықпен қамтамасыз етілгендігі күмән келтірмейді. Қа-зіргі кезде адамның генетикасы са-ласында белгілі болып отырғандардың бәрі генеалогиялық, цитогене-тикалық, егіздік, онтогенетикалық және популяциялық зерттеу әдісте-рін қолдану арқылы алынды.

2. ГЕНЕАЛОГИЯЛЫҚ МЕТОД

Адамның белгілі бір белгілері-нің тұқым қуалау заңдылықтарын оның шыққан тегін — генеалогиясын жасау негізінде талдауды Ф. Гальтон ұсынды. Егер тікелей туыстастары — тұқым қуалайтын белгілердің иесінің ата-бабалары (пробанда) бірнеше ұрпақ бойында шешесінің және әкесінің линиялары бойынша немесе пробанданың ұрпақтары сол сияқты біриеше ұрпақ бойында белгілі болса, бұл методты қолдануға болады.

Әдебиетте қабылданған адамның шежіресін белгілеу жүйесі 93-су-ретте беріліп отыр.

□ Еркек Q) дйе/і

fy Жынысы аныкта/імаган

Зерттелетш | белгішқ иесі

Ө

Зерттелетін рецессибті гендердіжеткізуші гетерозигота.

Д Ерте өлген

Q—Неке

__ Еркектің

ГГП----- Г) екі әйелмен некелесуі

(*"*)— [~] Туыстык, неке (~)— р-І j Ата-аналар

Зр түрлі жүмыртқ/адаі жетілген егіэдер

Балалар жане олар- дың туылу реті

94-сурет. Полидактилия бойынша шежіресі (доминанты тұқым қуалау)

95-сурет. Фенилкетонурия бойын-ша шежіре (рецессивті тұқым

қуалау).

96-сурет. Гемофилия бойынша шежіре (жынысқа байланысты рецессивті тұқым қуалау).

94-суретте берілген шежірені талдау полидактилияның ұр-пақтан ұрпаққа қай жынысты адамға болсын беріліп отыраты-нын, яғни оның доминантты аутосомдық белгі ретінде тұқым қуалайтынын көрсетеді. Осы тип бойынша тұқым қуалайтын белгілерге брахидактилия, хондродистрофтық ергежейлілік, сепкілді болу, көзін шел басуы, сүйектің нәзіктігі және басқа-лар жатады.

Рецессивті тендер анықтайтын (рецессивтік тұқым қуалау-шылық) тұқым қуалайтын белгілерді талдау анағүрлым күрде-лі болады, өйткені бүл белгілер гетерозиготаларда көрінбейді және үзіліспен түқым қуалайды. Рецессивтік түқым қуалаудьщ мысалы 95-суретте келтіріліп отыр. Осындай тип бойынша тү-қым қуалайтын белгілерге жирен шашты болу, альбинизм, по-лиомиелитке шалдыққыштық және т. б. жатады.

Генеалогиялық әдісті қолдану мәселен гемофилия сияқты аурудың түқым қуалауының өзіндік ерекшелігі болатынын көр-сетті: гемофилиямен ауыратын еркеқ адамдар дені сау, бірақ осы ген бойында гетерозиготалы шешелерден және деиі сау әкелерден туады (96-сурет). Бүл белгілер жыныспен тіркесіп түқым қуалайды, яғни оларды анықтайтын тендер тек Х-хромо-сомаларда ғана орналасқан. Адамда жыныспен тіркескен 100-ден астам рецессивті белгілер табылды. Солардың жарты-сына таяуы көздін, ауруларымен байланысты екендігі қызықты мәселе.

Құлақтьң жүнділігі тек әкесінен баласына берілетін белгі. Демек, оны анықтайтын ген У-хромосомада орналасады, Х-хро-мосомада кездеспейді. Мұндай тендер голандриялың деп аталды.

Адамда тіркесе түқым қуалайтын белгілер топтары анық-талды, мысалы, бүлардың қатарына фенилкетонурия және қан-ның АВО жүйесінің топтары; шаштың түсі және тістін кариесіжатады. Сонымен қатар тәуелсіз тұқым қуалайтын белгілер де бар, олар: солақайлық, қанның АВО жүйесінің топтары және т. б.

Казіргі кезде белгілі болып отырған деректерді қорыта ке-ліп, мынаны айтуға болады: адамда тұқым қуалаушылықтың басқа организмдер үшін белгілі барлық типтері табылды. Алайда әдістің маңызы тек қана тұқым қуалайтын белгілердің типтерін ғана анықтаумен шектелмейді.

Сонымен бірге генеалогиялық әдісті колдану кемістіктер, өлі туулар, жастайынан қайтыс болу сияқтылардың кездесу мүмқіндігі туыстас адамдардың некелесуінен туатын үрпақтар-да туыстас емес адамдардың некелесуіне қарағанда кебірек бо-латындығын көрсетіп берді. Мұны туыстас адамдарда бірдей гендердің туыстас емес адамдарға қарағанда жиірек кездесе-тіндігі, демек туыстас адамдардың некелесуінен гомозиготалы, соның ішінде әр түрлі кемістіктерді анықтайтын рецессивті тендер бойынша комбинациялардың жиі кездесетіні арқылы тү-сіндіруге болады.

97-сурет. Екі туыстас семьяньщ амавротикалық идиотия бойынша шел<іресі.

Туыстас адамдардың некелесуінен пайда болатын патоло-гиялық рецессивті белгінің айқын мысалы 97-суретте келтіріл-ген. Бүл шежіреде туыстық жақындығы әр түрлі ағайындылар-дың некелескені керініп отыр. Некелескен туыстас екі семьяның біреуінде 8 баланың төртеуі, екіншісінде — 5 баланың екеуі тұқым қуалайтын амавротикалық идиотияға (орталық нерв жүйесінін ауруға шалдығуы) шалдыққан. К. Штерн екі ортақ ата-тектің біреуі үш үрпақтан кейін төрт ата-ананың әрқайсы-сына рецессивті генді берген деп санайды.Генеалогиялық метод табиғаты түқым қуалайтын аурулар-ды алдын ала білу әдісі ретінде де пайдаланылады, мүның ата-ананың өз үрпағының дені сау болуының қамын жеп, дәрі-герге ұрпағының аурулы болуынан қауіптенетіндігі жөнінде сүрақ қойғанда медициналық-генетикалық кеңестер беруде үл-кен маңызы бар. \

3. ЦИТОГЕНЕТИКАЛЫҚ МЕТОД

Адамның генетикасында цитогенетикалық метод деп адам-ның қалыпты және патологиялық күйіндегі кариотипін цитоло-гиялық талдауды айтады. Алайда «цитогенетикалық метод» термині егер цитологиялық талдауды генеалогиялық талдаумен үйлестірсе де, және цитологиялық картиналарды фенотиптік әсермен байланыстырса да солай деп аталады. Мүндай зерт-теулер аса күрделі келеді, олар соңғы жылдарда ғана қолданы-ла бастады.

Солай бола түрса да бұрынғы кезде қолданылған цитоло-гиялық талдау нәтижелері өте-мөте қызғылықты. Мәселен, адамның жыныс клеткаларының дамуы мен үрықтану процесте-рінің сүт қоректілердегі осы процестердің барысынан ешбір айырмашылығы жоқ екені көрсетілді. Қалыпты жағдайда жы-ныстық жетілген кезде ер адамда сперматогенез үздіксіз жүріп отырады. Мейоз кезінен бастап ұрықтандыруға дайын сперма-тозоидтар пайда болғанға дейін шамамен алғанда 10 күн өтеді. Сперматозоидтар өте үсақ, олардыц басының үзындығы 3— 5 мкм ғана болады.

Адамда оогенез процесі толқын тәрізді — циклді жүреді. Ол тіпті ана қүрсағында жатқан кезде басталады және жаңа туған қыздардың аналық безінде профаза I стадиясындағы ооциттер болады. Бүдан кейін процесс үзіледі, 13—14 жасқа келгенде ғана ол қайта басталады да, қырықты аяқтаған немесе елуге қараған шағына дейін циклді түрде өтіп отырады. Әрбір мен­струация циклінде тек жалғыз, кейде екі, сирегірек бұдан да кебірек ооциттер жетіледі. Жетілген жүмыртқа клетканьщ диа­метр! 130—140 мкм, оның массасы 0,0015 мг шамасында бола­ды, бұл шамамен алғанда ересек организм денесінің орташа массасының 1/30 000 000 000 бөлегіне тең болады. Ұрықтану әдетте жүмыртқа жолының жоғары бөлігінде етеді.

1956 жылы Дж. Тийо мен А. Леван қалыпты жағдайда адам-ның соматикалық клеткаларында 22 жүп аутосомалар және бір жүп жыныстық хромосома болатындығын анықтады. Бүл жүп ер адамда гетереморфты —■ X және Ү; әйелдерде хромо-соманың екеуі де біркелкі — X болады. Адамда не бары 46 хромосома болады (3-суретті қараңыз).

22 жүп гомологтық хромосомалардың бәрі немірленіп, үзын-дықтарына және центромераларыныц орналасуына қарай топ-тарға бөлінді, сондай-ақ жыныстық X және Ү хромосомаларына сипаттама берілді. Хромосомалар жиынтығын графикалық бей-нелеу идиограмма деп аталды.

98-суретте ер адамның кариотипінің идиограммасы берілген,

Кариотиптегі бұзылулар. Бұдан бұрын айтылғандай, соңғы"~ кезде цитогенетикалық метод жиі пайдаланылып жүр. Бұл әр түрлі тканьдер культурасы методикасын және хромосомаларды жекелеп бояу методын қолдану арқасында мүмкін болып отыр. Бұл әдістерді қолдану хромосома кемістіктерін дәл есептеп оты-руға мүмкіндік береді. Адамда, жануарлар мен өсімдіктердегІ сияқты, мейозда хромосомалардың ажырамауының салдарынан анеуплоидты клеткалардың жиі пайда болатындығы белгілі болды. Адамның жыныстық хромосомаларындағы анеуплоидия жыныстық хроматинді талдау негізінде де табылады (18-та-рауды қараңыз).

Анеуплоидия және хромосом а л ық ауытқулар адамның көпте-ген ауруының себепшісі болады, сондықтан цитогенетикалық метод медицинада диагноз қою әдістерінің бірі ретінде пайда-ланылады. Ол сонымен қатар клеткалар құрылымдарының жа-сына қарай динамикасын зерттеу негізінде тканьдердің қартаю-ын зерттеуге, сыртқы орта факторларының адамға тигізетін мутагендік әсерін айқындауға және басқаларға мүмкіндік бе-реді.

Тканьдер культурасында клеткалардың түр аралык. будан-дарын алуда (24-тарауды қараңыз), қол жеткен табыстар нә-тижесінде, соңғы кезде оларды адамға генетикалық талдау системасы ретінде пайдалануға мүмкіндік жасалды. Бүл әдіс геннің белгілі бір хромосомада орналасқандығын, көптеген бел-гілер үшін тіркесу тобын және басқаларды анықтауға. жол ашады. Будандық клеткалар әдісінің практика жүзінде қолда-нылуына тимидинкиназа ферментінің (тимидиномонофосфат нуклеотидін синтездеуге қатысады) түзілуі үшін жауапты ген-нің 17-хромосомада орналасуын анықтау айқын мысал бола алады. Бұл былай істелген болатын. АдамХтышқан будан клеткасы ретімен жүйелі бөлінулер нәтижесінде адамның хро-мосомынан бірте бірте айрыла бастады. Ақырында адамньщ бір ғана 17-хромосомасы мен тышқанның хромосомалары қал-ды. Мүндай клетка талданып отырған «адамдык» ферментті жасай берді. Міне, осының өзі геннің әлгі калған хромосомада орналасқандығы жөнінде қорытынды жасауға мүмкіндік берді. Будандық клеткалар әдісінің болашағы зор, қазірдің өзінде-ақ түрлі белгілері немесе белгілер тобы анықталмаған адамның бірде-бір хромосомасы қалған жоқ.