Генните заболявания са неизбежна собственост на всички живи същества. Повечето от генетичните заболявания са свързани с гени, наследени от най-примитивните организми. Милиарди години еволюция не са направили нито отделни гени, нито функциите, които изпълняват по-устойчиви на мутации
Всяка човешка клетка може да бъде сравнена с огромна фабрика, в която повече от двадесет хиляди работещи гени заедно вършат една обща причина. Продуктите на генния труд - протеините - се използват както при изграждането на самото растение (такива протеини се наричат структурни), така и като инструменти на труда - като например различни ензими, участващи в безброй химични реакции в клетките. Между другото, има много повече занаятчии, които правят инструменти, отколкото производители на тухли, бетонови работници и дори строители.
Има отделни структурни елементи в растението, протеини-началници и протеини-началници, стартиращи различни процеси, множество системи, които поддържат живота на растението и му позволяват да функционира, както е предписано от генетичния код. Ако продължим аналогията, тогава целият организъм може да бъде представен като огромна държава с многообразна индустрия, регулаторни органи и институции и дори голяма армия от служители.
Вярно е, че нито една държава в света не може да се доближи до сравняване по сложност на нейната структура с всякакви „примитивни“риби от юрския период.
В никакъв случай всички работници не се раждат идеално: по време на възпроизвеждането мутациите неизбежно се появяват в гени. Някои от работниците нямат ръка, някои имат трън в дясното си око, други са родени с гърмене. Всички тези дефекти неизбежно се отразяват на качеството на продукта, който произвеждат - за разлика от хората, гените не могат доброволно да преминат към производство на нещо, което ограничените им способности не навредят.
Наследствени заболявания и генетични заболявания
група заболявания в резултат на увреждане на ДНК на генно ниво. Терминът генни заболявания се използва за заболявания, свързани с един ген.
Фабриките и целите организми обаче често могат да продължат да работят, дори да бъдат изградени от, говорейки условно, триъгълни тухли - да не говорим за загубата на някаква сигнална функция в клетката. В тези случаи те говорят за вродени заболявания. Към днешна дата са регистрирани около една и половина гени, определени мутации от които водят до различни фенотипни промени в организма, но все пак позволяват да се роди човек.
Томислав Домазет-Лошо и Дитард Таут от Института за еволюционна биология на Макс Планк в Германия попитаха кои гени в човешката ДНК са най-податливи на такива промени. Къде, в кои магазини на нашите фабрики за клетки работят работниците, които произвеждат най-много отпадъци?
Промоционално видео:
И най-интересното - кои етапи от биологичната еволюция ни дадоха най-много похитители?
За да се справят с този въпрос, учените прилагат разработената от тях методология на „филостратиграфия“. През последните години геномите на организмите, разположени на различни клони на еволюционното дърво, бяха дешифрирани и чрез наличието на подобни гени на различни клони стана възможно да се проследи на какво ниво се е появил определен ген. Съвременните данни позволяват на Домазет-Лошо и Таут да проследят 19 такива слоя - от бактерии, до многоклетъчни, бозайници и примати, до човека. Резултатите от този анализ бяха приети за публикуване в Molecular Biology and Evolution; учените не направиха разлика между заболявания, причинени от увреждане на един ген, и полигенни причини.
Различни гени от нашето тяло са възникнали на различни етапи от еволюцията и повечето от тях са присъствали в най-далечните предци на „короната на сътворението“. Трудно е да се повярва, но повече от половината от нашите гени все още присъстваха под една или друга форма в едноклетъчни организми и по-голямата част от тази половина възникна още преди появата на ядра в клетките. Но цялото развитие на бозайниците добави само около 10% от общия брой гени в нашето тяло.
Простата логика диктува, че гените, отговорни за най-основните клетъчни процеси, са наследени от най-древните организми. Следователно мутациите в тях трябва да доведат до дефекти, несъвместими с живота, и те не могат да попаднат в категорията „вродени“, което предполага именно това раждане. В допълнение, тези гени са били под влиянието на селекционния процес в продължение на милиарди години и по някакъв начин биха могли да се „утаят“във форма, за която мутациите не са толкова важни.
В същото време гените, които отделят хората от маймуните - не Бог знае каква разлика в глобалната еволюционна картина - не са толкова важни. Е, какво пречи на човек да се роди покрит в кожа или неспособен на математически анализ? И какво е милион години в сравнение с милиарди? Следователно учените вярвали, че сред начинаещите гени ще има по-голяма част от тези, които водят до вродени заболявания.
Оказа се, че всичко е точно обратното - генетичните заболявания са по-често свързани с древните гени
Както показва анализът на почти две хиляди гени, които причиняват различни вродени заболявания, ние все още се разболяваме поради гените, наследени от най-далечните ни предци. А тези нововъведения, които природата за първи път приложи при бозайниците, почти никога не водят до генетични заболявания.
В същото време не говорим за абсолютни стойности - просто има по-древни гени, а за относителни. Ако от 8 хиляди гена от най-древното филостратиграфско ниво малко по-малко от хиляда са свързани с генетични заболявания, тогава сред двете хиляди гени, появили се през 100 милиона години от развитието на плацентарните бозайници, има по-малко от дузина такива гени, причиняващи болести. Най-вече делът на такива гени сред онези реликви, които получихме от предклетъчни организми и последните предшественици на многоклетъчни организми, разцъфтели по време на прочутата „Камбрийска експлозия“.
Броят на гените на различни нива на филостратиграфия, разположени хоризонтално. Всички гени на човешкото тяло са показани в синьо, гените, свързани с генетични заболявания, са показани в червено и зелено. Нивата, съответстващи на отделни пикове, са етикетирани. // Domazet-Loo & Tautz / Молекулярна биология и еволюция
Авторите не правят сигурни заключения от неочаквания си резултат, ограничавайки се до забележката, че наследствените заболявания изглежда са неизбежен компонент на самия живот. Освен това, отбелязват те, тяхната работа прави биологичното предназначение на онези гени, появили се у нас през последните милиони години - например тези хиляди и половина, които са характерни за приматите, още по-мътни.
Творбата обаче има и необичайно практично звучене. Експериментите върху мишки сега се считат за „златен стандарт“в изследването на генетичните заболявания. Но ако повечето от тях могат да бъдат моделирани върху нематоди и плодови мухи, защо да губите време, пари и усилия при работа с бозайници? Според авторите, ако говорим не за биологична функция, а за чисто теоретични въпроси като причините за генетичните заболявания, е по-добре да се работи с онези моделни организми, в които тези заболявания са възникнали.