Мусорная ДНК. Путешествие в темную материю генома

Примечательно, что наличие лишней хромосомы при зачатии приводит затем к очевидным проблемам в развитии. В случае каждой из перечисленных трисомий уже с момента рождения младенца ясно, что у ребенка серьезные проблемы. (Собственно, благодаря дородовой диагностике большинство эмбрионов, пораженных этими недугами, выявляются еще во время беременности.) Это лишний раз подтверждает, что обладание нужным количеством хромосом жизненно важно для осуществления тонко скоординированного процесса развития.

Невольно задаешься вопросом, есть ли что-нибудь необычное в хромосомах 13, 18 и 21. Может быть, у них какие-то особые центромеры, вследствие чего эти хромосомы более подвержены неравному распределению при образовании яйцеклеток и сперматозоидов? А может быть, трисомии других хромосом тоже случаются, просто они не вызывают клинических эффектов, так что нам не приходит в голову отыскивать такие трисомии?

Тут мы имеем дело с удивительно распространенной научной ловушкой: мы обращаем внимание на то, что видим, а не на то, чего не видим. Мы наблюдаем младенцев с врожденной трисомией хромосом 13, 18 или 21, поскольку такие трисомии относительно безвредны (как бы дико это ни звучало). Эти три хромосомы относятся к числу самых маленьких, и каждая из них содержит сравнительно небольшое число генов. Обычно чем крупнее хромосома, тем больше в ней генов. Так что мы не наблюдаем трисомию хромосомы 1, вероятно, просто из-за ее размеров. Хромосома 1 — очень крупная, генов в ней много. Если яйцеклетка сольется со сперматозоидом, образовав зиготу с тремя копиями хромосомы 1, это приведет к сверхэкспрессии такого огромного количества генов, что функционирование клетки нарушится катастрофическим образом, и эмбрион погибнет уже на самой ранней стадии своего развития. Вероятно, это происходит еще до того, как женщина узнаёт о том, что беременна.

У женщин от 25 до 40 лет успешность оплодотворения in vitro при помощи донорских яйцеклеток не зависит от возраста³¹. Однако вероятность того, что женщина забеременеет естественным путем, начинает снижаться примерно после двадцатипятилетнего возраста. Это различие позволяет предположить, что возраст матери существенно влияет на ее яйцеклетки и меньше — на матку. Мы уже знаем из исследований синдрома Дауна, что возраст матери играет роль в распределении хромосом по яйцеклеткам. Так что не будет особой натяжкой такая гипотеза: уменьшение вероятности забеременеть примерно после двадцатипятилетнего возраста отчасти может объясняться неполадками на самых ранних стадиях развития эмбриона, вызванными неправильным функционированием центромер и появлением яйцеклеток с катастрофически неправильным распределением крупных хромосом.

Глава 7. Рисование мусором

С 2011 по 2012 год в Великобритании появилось на свет 813 тысяч 200 детей¹. Используя данные о заболеваемости из предыдущей главы, можно предположить, что примерно 1200 из них родились с синдромом Дауна, около 270 — с синдромом Эдвардса и чуть меньше 120 — с синдром Патау. Это совсем небольшое число кроваток в огромных яслях, где живут больше трех четвертей миллиона детей. Трудно ожидать, что у обладателей избытка хромосом будет высокий уровень выживаемости.

Но удивительное дело — примерно половина детей, рожденных в этот период (свыше 400 тысяч младенцев), появились на свет с одной лишней хромосомой. Да-да, такая особенность отличает каждого второго из нас. Более того, эта лишняя хромосома — не какой-то крошечный генетический реликт. Это довольно-таки здоровенная хромосома. Как такое может быть? Ведь лишняя копия очень маленькой хромосомы способна вызвать тяжелейшие заболевания вроде синдромов Эдвардса или Патау?

Имя виновника — X-хромосома. Она не причиняет вреда благодаря процессу, в котором главную роль играет мусорная ДНК. Но прежде чем разобраться, как происходит такая защита, разберемся в том, что представляет собой X-хромосома.

Обычно хромосомы в клетках очень длинны и волокнисты. Их трудно отличить друг от друга. В оптическом микроскопе они выглядят как клубок спутанной шерсти. Но когда клетка готовится к делению, хромосомы отделяются друг от друга, становятся весьма структурированными и компактными. Зная правильные методики, можно выделить их из ядра, пометить специальными веществами и затем изучить каждую под микроскопом. На этой стадии хромосомы больше похожи на отдельные мотки шерсти для вышивания, а центромера напоминает бумажную трубочку, которая удерживает их на месте.

Анализируя снимки полного набора хромосом человеческой клетки, ученые сумели идентифицировать каждую отдельную хромосому. Они в буквальном смысле использовали процедуру «скопировать и вставить» для отдельных изображений хромосом, чтобы расположить их в нужном порядке. Именно так специалисты выявили причины синдромов Дауна, Эдвардса и Патау — анализировали хромосомы, взятые у больных детей.