По мере накопления новых знаний, особенно в области функциональной геномики (см. 1.1 и
2.4.3.4-д), при условии геномной паспортизации (см. предисловие, геномное тестирование или портретирование) населения представления о закономерностях оформления фенотипа организма на основе определенного генотипа будут приобретать все большую определенность. Учитывая интересы практического здравоохранения, развитие биомедицинской науки в названном направлении в высшей степени желательно. С одной стороны, это важно постольку, поскольку современная медицина располагает методами лечения, коррекции и/или предотвращения (профилактики) развития нежелательного «проблемного» фенотипа при некоторых формах наследственной патологии. В указанных условиях возрастает значение точной диагностики генетического «дефекта». Так, наряду с классической фенилкетонурией I типа (см. 5.2.2.8, мутация гена с локализацией на длинном плече хромосомы 12, приводящая к функциональному дефициту фермента фенилаланин-4-гидроксилазы, участвующего в обмене соответствующей аминокислоты, поступающей в организм с пищей), известен ряд генотипических вариантов, дающих сходный патологический фенотип (явление генокопирования). Речь, в частности, идет о мутации гена с локализацией на коротком плече хромосомы 4, приводящей к дефициту фермента дигидроптеридинредуктазы — атипичная фенилкетонурия II типа. Известно, что ведение детей с неблагоприятным генотипом на безфенилаланиновой диете эффективно препятствует оформлению патологического фенотипа в случаях фенилкетонурии I типа, но практически не предотвращает развитие тяжелых неврологических нарушений (умственная отсталость, вплоть до идиотии) при фенилкетонурии II типа. С другой стороны, ускоренными темпами идет накопление знаний о генотипических основах мультифакториальных болезней, в развитии которых значительное место занимает наследственная предрасположенность (см. 5.2.2.8). И в этом секторе практической медицины эффективность лечебно-превентивных (профилактических) мероприятий зависит от точной информации о генетической конституции индивидуума (см. 5.2.2.3-в, г).
Важная роль в развитии фенотипа принадлежит факторам среды. Наряду с факторами генотипической среды (см. 4.3.1.1, среда 1-го порядка), о которых речь шла выше, свой вклад в оформление фенотипа вносят факторы внутренней среды (см. 4.3.1.1, среда 2-го порядка, в которой на период внутриутробного развития организма целесообразно выделять внутреннюю среду его самого — 2а и внутреннюю среду материнского организма, вынашивающего плод, — 2б) и, наконец, факторы внешней среды (см. 4.3.1.1, среда 3-го порядка).
Можно заключить, что переход «потенциальной» биоинформации генотипа в «актуализированную» действующую биоинформацию фенотипа — сложный процесс. Это обстоятельство при отсутствии знаний о химической природе вещества наследственности, функционально-генетическом многообразии нуклеотидных последовательностей ДНК и тонкой структуре генов, о сути пост(после)транскрипционных и пост(после)трансляционных событий, о механизмах влияния на функциональную активность генов факторов среды 2а и 2б порядка (сигнальные молекулы в форме транскрипционных и ростовых факторов, гормонов, цитокинов и других биологически активных веществ-регуляторов, определяющих поведение клеток, а также узнающие эти молекулы клеточные рецепторы, молекулы-участницы внутриклеточных сигнальных путей) способствовало появлению в классической генетике, опиравшейся практически исключительно на результаты анализа закономерностей наследования признаков, таких важных, в том числе для практики медико-генетического консультирования (см. 5.2.2.8), связывающих генотип и фенотип организма генетических понятий, как «пенетрантность», «экспрессивность» и «генетическая гетерогенность» (см. 4.3.1.1), «широкая» или «узкая» норма реакции (см. 4.1.1). Только сейчас, благодаря успехам молекулярной генетики и клеточной биологии, появляется возможность представить себе механизмы, составляющие основу перечисленных генетических феноменов (см. 4.3.3.1).
Использование генотипической биоинформации в целях структурно-функционального обеспечения процессов жизнедеятельности путем ее перевода в фенотипическую биоинформацию осуществляется постоянно на всем протяжении жизни особи. Вместе с тем, наиболее энергично это происходит в связи с формированием дефинитивного (состояние биологической, а для человека и социальной, зрелости) фенотипа организма. Для млекопитающих, в том числе человека — это внутриутробный и ранний постнатальный периоды онтогенеза.
4.3.7.1. Участие генетических и внегенетических (средовых, эпигенетических) факторов в развитии фенотипических признаков пола особи
На ранних стадиях развития земной жизни размножение живых форм происходило бесполым путем. И сейчас бесполым способом размножаются прокариоты. Типичный пример бесполого размножения у эукариот — митотическое деление клетки. Бесполое размножение встречается у современных эукариотических организмов среди простейших одноклеточных форм, в том числе ведущих паразитический образ жизни (шизогония у малярийного плазмодия), а также среди низкоорганизованных многоклеточных (гидры, плоские, круглые и кольчатые черви, асцидии) – см. также рис. 6-1.
Бесполое размножение путем образования почек, стеблевых и корневых клубней, луковиц характерно для растений.
В процессе исторического развития живых форм, при сохранении в качестве основного бесполого способа размножения у некоторых видов возник половой процесс, представляющий собой способ увеличить биоинформационное разнообразие потомства и, таким образом, расширить возможности действия естественного отбора. Представление о половом процессе дает явление конъюгации, например, у инфузорий. Кстати, именно у этих одноклеточных эукариот имеется два ядра – макронуклеус и миконуклеус (см. также 2.3 и рис. 2-3). Конъюгация заключается во временном соединении двух особей с целью обмена (рекомбинации) наследственным материалом. В результате образуются организмы, генетически отличные от каждого из участников конъюгации. Далее такие особи размножаются бесполым путем (делением). Поскольку при конъюгации количество инфузорий не увеличивается, говорить о размножении в прямом смысле нет оснований. Можно заключить, что первоначально половой процесс не решал задачи размножения. Порядка 3 млрд лет назад в ходе эволюции возникает половое размножение, типичные черты которого — образование половых клеток или гамет (рис. 4-46) и оплодотворение (см. также 7.3). Соответственно, жизненный цикл представителей видов, размножающихся половым путем, представлен двумя фазами (рис. 4-47) — диплофазой (половозрелая особь, соматические клетки, характеризующиеся диплоидным или 2 n числом хромосом и 2 с количеством ДНК) и гаплофазой (гаметы, характеризующиеся гаплоидным или n числом хромосом и с количеством ДНК). В основе процесса образования половых клеток (гаметогенез) лежит особая форма клеточного деления — мейоз, обеспечивающая доведение числа хромосом до гаплоидного. Одновременно, первое деление мейоза, благодаря кроссинговеру в профазе и независимому расхождению негомологичных хромосом материнского и отцовского происхождения в анафазе (см. 4.3.4) служит эффективным инструментом комбинативной
генотипической изменчивости (см. 4.1.1). Оплодотворение, еще один инструмент комбинативной генотипической изменчивости, заключается в слиянии двух половых клеток с восстановлением типичного для соматических клеток особей соответствующего вида диплоидного числа хромосом (см. 4.3.4, кариотип).
Рис. 4-46. Половые клетки. а — яйцеклетка; б — сперматозоиды. 1 — цитоплазма, 2 — ядро, 3 — хроматин ядра, 4 — шейка, 5 — жгутик, 6 — головка.
Рис. 4-47. Фазы жизненного цикла многоклеточных животных.
Для видов, размножающихся половым путем, типичен выраженный в большей или меньшей степени половой диморфизм (рис. 4-48), который заключается в наличии различающихся по фенотипу женских и мужских особей или самок и самцов. Предполагается, что на уровне общей с шимпанзе предковой формы современного человека половой диморфизм был выражен достаточно слабо. В ходе дальнейшей эволюции в линии гоминид он усилился.
Рис. 4-48. Половой диморфизм у людей. Характерны различия по: 1 — кариотипу и главному половому гормону, 2 — структуре волос и характеру оволосения, 3 — строению гортани, 4 — развитию молочных желез, 5 — развитию мускулатуры, 6 — строению половых органов, 7 —распределению жировой ткани, 8 — показателям роста длинных трубчатых костей. Половой диморфизм проявляется также на уровне гамет (см. рис. 4-46).
Половой диморфизм как биологическое явление проявляет себя в патологии людей. В истории здравоохранения особенности биологии женщин определили возникновение в свое время отдельной медицинской дисциплины — гинекологии. На наших глазах укрепляются позиции медицинской дисциплины, которая своим возникновением обязана особенностям биологии мужчин, — андрология. Многое из области интересов гинекологии, с одной стороны, и андрологии, с другой, связано со специфической ролью, которую играют женщины и мужчины (самки и самцы) в осуществлении детородной функции. Вместе с тем, медицина располагает фактами, свидетельствующими, например, о различиях (при одинаковой дозировке) в терапевтическом эффекте, спектре и выраженности побочных реакций, а также об особенностях фармакодинамики и фармакокинетики (параметры, характеризующие метаболизм и, следовательно, «судьбу» медицинского препарата в организме больного) ряда лекарственных средств в зависимости от того, идет ли речь о пациенте или о пациентке. Злокачественные новообразования одной органной локализации чаще встречаются у женщин, тогда как другой — у мужчин. При этом речь не идет об органах репродуктивной системы (молочная железа, матка, яичники — у женщин, простетическая железа — у мужчин). Различия в средней продолжительности жизни мужчин и женщин — реальность, хотя конкретные цифры колеблются от популяции к популяции. Так, в США (1979), и Франции (1980) они превышали 8 лет, в Греции (1981) составили 4,5 года, в Болгарии и Японии (1981) были равны 5,5 годам — все в пользу женщин.
Современная живая природа дает примеры различных способов определения пола. При прогамном способе, например, пол организма определяется особенностями структуры яйцеклетки, которая была оплодотворена сперматозоидом. Так, у коловраток крупные яйцеклетки дают самок, более мелкие — самцов. При эпигамном способе мужской или женский пол определяется факторами внешней среды, например, температурой в кладке яиц: у многих видов черепах при температуре ниже 27 С развиваются только самцы, свыше 30 С — только самки, в интервале 27–30 С — самцы и самки. У большинства видов животных, размножающихся половым путем, в процессе исторического развития закрепились разные варианты «надежного» генотипического способа определения пола. При эусингамном варианте (пчелы, муравьи), самцы первично гаплоидны, поскольку они развиваются из неоплодотворенных яйцеклеток, тогда как самки диплоидны. Напомним, что в процессе развития соматические клетки самцов таких животных становятся диплоидными. У плодовых мух наблюдается «балансовый» вариант генотипического способа, при котором пол определяется отношением числа хромосом Х к числу наборов аутосом (А). Если указанное отношение равно единице (ХХ /2 А), развивается самка, при значении отношения 0,5 (ХУ /2 А) — самец, особи с кариотипом ХХ /3 А (отношение меньше единицы, но больше 0,5) или ХУ /3 А (отношение меньше 0,5) — интерсексы. Исследования, выполненные также на плодовых мухах, заставляют думать, что генотипический механизм формирования комплекса фенотипических признаков женского или мужского пола у них более сложен. Так, у дрозофил на хромосоме 3 обнаружен локус tra или t с геном, изменяющим пол организма в сторону мужского вне зависимости от значений отношения числа хромосом Х и числа наборов аутосом. Особи как с генотипом ХУ /2 Аt, так и с генотипом ХХ /2 Аtt — фенотипически самцы, однако первые плодовиты (образуют сперматозоиды), а вторые стерильны. Можно заключить, что для сперматогенеза хромосома У необходима.
Предположительно, с точки зрения интересов эволюционного процесса оптимален хромосомный вариант, получивший повсеместное распространение среди высокоорганизованных многоклеточных животных (амниоты — птицы, млекопитающие, включая человека), однако встречающийся у анамниа (земноводные) и среди членистоногих (некоторые виды клопов). Для этого варианта генотипического способа характерно, что один из полов (гомогаметный) образует одинаковые гаметы, тогда как второй (гетерогаметный) — разные. У млекопитающих гомогаметны женские особи, имеющие в кариотипе пару одинаковых половых хромосом (ХХ), а гетерогаметны — мужские особи, имеющие в кариотипе пару разных половых хромосом (ХУ). У земноводных и птиц гомогаметны мужские особи (пара одинаковых половых хромосом — ZZ), тогда как гетерогаметны женские особи (пара разных половых хромосом — ZW). Легко видеть, что при таком варианте генотипического способа определения один из полов (гомогаметный) по паре половых хромосом характеризуется как гомозиготный, тогда как второй (гетерогаментный) — как гетерозиготный. Предположительно, в генотипическом определении пола у парамеций принимает участие один локус, то есть задействован моногенный механизм. При этом есть основания думать, что у парамеций особи одного пола по указанному локусу гомозиготны, а другого — гетерозиготны.
Хромосомный (или более редкий моногенный, см. пример с парамециями) вариант определения пола оптимален для процесса эволюции потому, что он, благодаря гомогаметности и гетерогаментности полов и отношению разнополых особей в период активного размножения 1:1 (у человека таковым отношение между мужскими и женскими особями становится в юношеском возрасте, хотя среди новорожденных на 100 девочек приходится, в среднем, 106 мальчиков), обеспечивает:
Ú максимальную вероятность встречи разнополых особей в целях репродукции;
Ú наиболее высокий уровень разнообразия генетической информации родителей, привлекаемой для создания генотипов потомков в каждом очередном поколении;
Ú поддержание оптимальной численности особей в популяциях.
Известны виды, у которых гетерогаметный пол представлен особями с парой разных половых хромосом — ХУ, тогда как особи гомогаметнго пола имеют одну половую хромосому — Х 0. Встречаются также иные варианты. Так, у клопов из рода Protenor самки — ХХ, самцы — Х 0. Наличие в человеке биологического, социального и духовного начал (см. предисловие) объясняет, почему проблема пола, отнесенная к людям, имеет много аспектов (табл. 4-4).
Таблица 4-4. Пол человека: биосоциальные факторы определения пола у людей — генетика и среда
| Мужской пол | Пол | Женский пол |
| Хромосомы ХУ | Генотипический (генетический) | Хромосомы ХХ |
| Семенники (яички) | Гонадный | Яичники |
| Сперматозоиды | Гаметный | Яйцеклетки |
| Андрогены | Гормональный | Эстрогены |
| Мужской фенотип | Соматический | Женский фенотип |
| Мужской | Гражданский (по паспорту) | Женский |
| Мужчина | Пол воспитания | Женщина |
| Половая самоидентификация (проблема транссексуальности) | ||
| Типичная мужская или нетипичная | Половая роль (ориентация) | Типичная женская или нетипичная |
У млекопитающих, в том числе человека, эмбриональная закладка половых желез (гонады) в виде парной структуры (половой валик) поначалу не имеет признаков дифференциации по мужскому (семенник) или женскому (яичник) типу, то есть является индифферентной (бипотенциальной). Направление дифференциации зависит от комбинации пары половых хромосом в зиготе, то есть от того, была ли оплодотворена яйцеклетка сперматозоидом с хромосомой Х или с хромосомой У. В присутствии в кариотипе зиготы хромосомы У (комбинация пары половых хромосом ХУ) развитие происходит по мужскому типу, что связано с расположением на указанной хромосоме гена SRY (S ex determining R egion Y, Ур11.31-32). Названный ген контролирует образование транскрипционного фактора, который благодаря сродству к промоторам активирует гены, необходимые для развития семенника. Поэтому ген SRY называют также TDF (T estis D etermining F actor). У человека экспрессия гена SRY (TDF) начинается на стадии зиготы. На хромосоме У расположены также гены AZF (A zoospermia F actor, Уq11) и H-Y антигена. Первый участвует в регуляции сперматогенеза: его мутации ведут к снижению продукции сперматозоидов вплоть до полного подавления. Фенотипически это проявляется в олигоспермии или азооспермии, то есть в недостаточном количестве или полном отсутствии спермиев в семенной жидкости. Второй обусловливает синтез белков клеточных оболочек. В настоящее время его участие в генетическом контроле развития фенотипических признаков по мужскому типу оспаривается.
В развитии эмбриональной закладки гонад по мужскому типу участвует ряд аутосомных генов. Среди них гены AMН или MIS (A nti- M ullarian H ormone или M ullerian I nhibiting S ubstance, 19р13.2-3), SOX9 (Sox -related HMG-box-containing gene, расположен на хромосоме 17) и WT1 (W ilm´s T umore-associated gene 1, расположен на хромосоме 11). Экспрессия двух последних генов происходит в клетках закладки половых желез на индифферентной стадии. Мыши-мутанты с «выключенным» геном WT1 нежизнеспособны: у них не развиваются гонады и почки. На хромосоме Х в зоне DSS (D osage- S ensitive S ex reversal) расположен ген DAX1 или АНС (A drenal H ypoplasia C ongenita), который репрессируется (подавляется) в условиях активации гена SRY, то есть в случае начала развития гонад по мужскому типу. В отсутствие активности гена SRY ген DAX1 активно функционирует, что необходимо для развития гонад по женскому типу (яичники). В настоящее время названная функция гена DAX1 подвергается сомнению. Ген АМН ответственен за редукцию мюллеровых протоков, не нужных для развития мужской репродуктивной системы, так как семявыносящие пути и ряд других структур образуются из вольфовых протоков.
На 6-й неделе внутриутробного развития гонады дифференцированы по полу. Если к названному сроку беременности развитие гонад по мужскому типу не началось, «по умолчанию» развитие комплекса половых признаков сдвигается в направлении женского фенотипа. Описанные события, ведущая роль в которых принадлежит, видимо, генотипическим факторам (наличие в генотипе соответствующих генов и их взаимодействие, особенности генотипической среды или среды 1-го порядка), составляют содержание периода первичной детерминации пола развивающегося организма. Главный результат этого этапа состоит в дифференциации первоначально индифферентной эмбриональной закладки половых желез в семенники или яичники.
Начиная с 7-й недели внутриутробного развития, когда гонады приобретают структуру либо семенника, либо яичника, начинается период вторичной детерминации пола. В этом периоде главную роль играют гормоны. Так как гормоны являются сигнальными молекулами, клеточные оболочки должны иметь молекулы-рецепторы, специфически узнающие гормон и запускающие соответствующие внутриклеточные сигнальные пути. Образование гормонов и рецепторов находится под генетическим контролем.
Главный мужской половой или андрогенный гормон тестостерон образуется в семенниках клетками Лейдига. Для развития полноценного фенотипического комплекса мужского типа необходима также активность гена АМН, контролирующего продукцию андрогенного гормона, подавляющего развитие мюллеровых протоков. Активация названного гена обусловлена продуктом активности гена SRY. Под влиянием тестостерона из вольфовых протоков образуются мужские внутренние половые органы, такие, как сямявыносящие канальцы, индуцируется развитие семенных пузырьков и придатка яичка (эпидидимис), а также формирование на основе мочеполового синуса таких наружных половых органов, как простата, половой член, мошонка. Действие тестостерона требует наличия в клеточных оболочках белка-рецептора, образование которого контролирует ген AR (Xq11). Оба названных выше андрогенных гормона необходимы для развития по мужскому типу (маскулинизирующее действие) экстрагенитальных органов и тканей-мишеней, что обусловливает половой диморфизм центральной нервной системы, мускулатуры, пропорций и размеров тела, внутренних органов, метаболизма и т.д.
При нарушении образования в организме андрогенных гормонов или рецепторов к ним наблюдаются отклонения в развитии фенотипического комплекса мужского пола (сдвиг в сторону фенотипического комплекса женского пола) разной степени — от гипоспадии (относительно низкое расположение мочеиспускательного канала) легкой степени и/или крипторхизма (неопущение яичка в мошонку) до оформления выраженного женского фенотипа (синдром тестикулярной феминизации или Морриса). Причиной этих отклонений могут быть как мутации соответствующих генов или нарушение межгенных взаимодействий (генотипическая среда или среда 1-го порядка), в том числе в формате явления генокопирования, так и изменения в ходе морфогенетических процессов в связи с особенностями среды 2а (внутренняя среда развивающегося организма) и 2б (внутренняя среда организма женщины, вынашивающей ребенка), в том числе спровоцированными условиями внешней среды или среды 3-го порядка — явление фенокопирования. В период вторичной детерминации пола по мужскому варианту определенную роль играют и женские половые гормоны эстрогены. Так, они необходимы для созревания костной ткани, а также обеспечивают некоторые качественные характеристики сперматозоидов.
На настоящий момент можно думать, что количество генов, вовлеченных в развитие и обеспечение функций яичек и простаты, составляет не менее 1200, яичника — 500, матки — 1800. В таких условиях трудно говорить о моногенном принципе генотипического обеспечения развития и функционирования фенотипического комплекса признаков пола. Именно поэтому в настоящее время принцип генетической регуляции половой дифференцировки у человека нередко определяют как сетевой (модульный), подразумевая под этим, что действие многих генов-участников взаимосвязано и взаимообусловлено.
Наряду с фенотипическими признаками, связанными с мужским или женским полом непосредственно, выделяют также признаки, зависящие от пола и ограничиваемые полом. В данном случае речь может идти, например, о генах или признаке раннего облысения, которые у мужчин ведут себя как доминантные, а у женщин как рецессивные. Известно, что не только у коров, но и у быков (нельзя исключить, что и у мужчин) есть гены, контролирующие возможность продукции молока, причем определенной жирности. У быков эти гены, однако, не экспрессируются (не транскрибируются и не траенслируются).
Нельзя также забывать о том, что существует Х - и У -сцепленное наследование признаков.
Глава 5
· Молекулярно-генетические и клеточные механизмы обеспечения свойств наследственности и изменчивости у людей как проявление биологического наследства человека. Введение в генетику человека
Человек как отдельный вид представляет собой продукт биологической эволюции. Возникновение вида Homo sapiens, его расселение по планете и длительное (люди современного типа появились порядка 40 тыс. лет назад; архаичные формы человека (Homo erectus), к которым некоторые антропологи причисляют и неандертальцев — Homo neandertalensis, возникли порядка 100–200 и даже 250-300-500 тыс. лет назад или раньше). существование на Земле обусловлены наличием таких универсальных свойств жизни, как наследственность и биологическая изменчивость.
Важнейшее доказательство эволюционного родства человека с другими организмами из мира земной жизни — идентичность генетического материала (ДНК), принципов его надмолекулярной (нуклеогистоновый комплекс, двойная спираль) и морфологической (хромосомы) организации, способов записи биоинформации (биологический код — нуклеотидный и аминокислотный) и ее использования (матричный синтез: репликация ДНК, транскрипция информационных или матричных РНК, трансляция полипептидов). Имея в виду высокую степень аргументированности гипотезы о происхождении человека и современных человекообразных обезьян от общего предка, не вызывает удивления большое (на 98- 99% в зависимости от спосба рассчета) сходство, наблюдаемое в спектре образуемых белков, а также в нуклеотидных последовательностях ДНК у человека и, в частности, у шимпанзе.
Кариотипы людей и шимпанзе различаются по числу пар хромосом — 23 и 24, соответственно. Вместе с тем, характер исчерченности хромосом при их избирательном окрашивании у названных видов практически идентичен. Анализ результатов такого окрашивания дает повод к заключению, что крупная хромосома 2 человека — это слившиеся две мелкие хромосомы (12 и 13) шимпанзе.
Гены человека мутируют с частотой, соизмеримой с таковой у других организмов от прокариот до высших позвоночных животных — в среднем от 10–5 до 10–7 мутаций на 1 локус (сайт ДНК) за поколение, но: см. 4.3.1.3.
Соматические клетки, строящие тело и органы людей, по содержанию ДНК и по количеству наборов хромосом диплоидны, тогда как гаметы гаплоидны. Диплоидность соматических клеток в ряду поколений и гаплоидность гамет обеспечивается тем, что у всех животных в основе образования новых клеток, исключая половые, лежит процесс митоза, а в гаметогенезе задействован процесс мейоза с включенными в него кроссинговером и рекомбинацией генетического материала в профазе и независимое расхождение негомологичных хромосом в анафазе первого деления. Напомним, что восстановление диплоидного количества ДНК (2 с) и числа хромосом (2 n) в клетках в индивидуальном развитии и у человека, и у представителей всех других видов животных, размножающихся половым путем, происходит в момент и вследствие оплодотворения гаплоидной (с; n) яйцеклетки гаплоидным (с; n) сперматозоидом. Напомним, что закономерная смена диплоидной и гаплоидной фаз жизненного цикла организмов, которым свойственно половое размножение, в сочетании со свойством аллельного состояния генов и правилом чистоты гамет раскрывает природу механизмов независимого наследования признаков, открытого Г. Менделем (менделизм классической генетики).
Таким образом, молекулярно-генетические и клеточные основы явлений наследственности и изменчивости у человека и представителей других видов животных полностью совпадают.
Следует, однако, помнить, что в силу социальности человек создает в процессе своей деятельности новую среду жизни (биосфера трансформируется в ноосферу). С одной стороны, составляющие этой среды (отапливаемые и/или кондиционируемые жилища и производственные помещения, одежда и т.д.) избавляют организм человека от прямого действия на него факторов природной среды, среди которых немалое число относится к категории экстремальных, вредных для здоровья. С другой стороны, далеко не всегда параметры этой среды оптимальны для существования людей. В частности, растет концентрация и расширяется спектр мутагенов, что не может не сказаться на интенсивности мутационного процесса, происходящего в генетическом материале (ДНК) как человека, так и организмов других видов. Специального внимания заслуживает факт снижения давления на гено(аллело)фонды популяций людей естественного отбора, активными факторами которого на протяжении большей части истории человечества служили особо опасные инфекционные и паразитарные болезни, туберкулез. Это приводит к сохранению в названных гено(аллело)фондах мутантных аллелей с неблагоприятным фенотипическим эффектом, что благодаря формированию так называемого генетического груза снижает приспособительный потенциал популяций и жизнеспособность отдельных индивидуумов. Вытекающая из этих обстоятельств опасность ухудшения здоровья и качества жизни осознается людьми, которые пытаются найти эффективные меры предупреждения неблагоприятных последствий.
5.1. Наследственность и биологическая изменчивость у человека
Благодаря значительному объему (3,2 млрд п.н.) человеческого генома и сниженному в силу социальности людей давлению естественного отбора, утратившего относительно популяций людей функцию видообразования, в гено(аллело)фонде человечества за тысячелетия его существования вследствие постоянно происходящего мутационного процесса и действия ряда других элементарных эволюционных факторов накоплено большое количество разнообразных (мутантных) аллелей многих генов. Это стало причиной формирования у людей разных вариантов фенотипических признаков и свойств на структурном, функциональном, поведенческом и биохимическом (метаболическом) уровне. Действительно, основу индивидуальных различий по многим белкам составляют изменения соответствующих генов. Анализ аминокислотного состава вариантов белков человеческого организма, интенсивности их синтеза и функциональной активности дает ценные сведения об организации и экспрессии (реализации биоинформации) генетического материала людей.
