Кто генетически вам ближе - бабушка или дедушка?

..., что вы получили по 25% от каждого из родителей ваших родителей. Однако генетика с этим не согласна.

Кто делает вас в генетическом смысле тем, кто вы есть? Простой ответ - ваша семья. Более пространный ответ начинается с того факта, что все человеческие существа имеют двух родителей (по крайней мере пока) и, как правило, двух бабушек и двух дедушек (есть и не очень счастливые исключения). В генетическом отношении вы являетесь рекомбинацией четырех отдельных индивидов. Но это не означает, что вы получили равный вклад от всех этих четырех людей. Обычно человек имеет 23 пары хромосом: 22 аутосомные пары и одну пару половых хромосом, либо двух копий X у женщины, либо пары X и Y у представителей мужского пола. По закону Менделя о сегрегации, вы получаете одну копию каждой пары от вашей матери (через яйцо) и одну копию пары от вашего отца (через сперму). Это означает, что ровно половину вашего генома вы получаете от каждого из родителей.

Ситуация становится более сложной, если пойти на два поколения назад. Кто-то может подумать, что из 44 аутосомных хромосом вы получите по 11 от каждого из них. (Для простоты мы пока оставим в стороне половые хромосомы. Если вы женщина, то вы получите по одной X-хромосоме от каждого из родителей, а если вы мужчина, то вы получите X-хромосому от вашей матери и Y-хромосому от вашего отца, который получил ее от своего отца). В то время как пропорции наследственности от родителей фиксированы точной необходимостью, наследственность от бабушек и дедушек зависит от случайности. В отношении каждой хромосомы, унаследованной вами от родственников, у вас 50% шансов получить копию от вашего дедушки и 50% шансов получить копию от вашей бабушки. Закон независимой вероятности предполагает, что здесь речь идет об одном из 4 миллионов случаев, при котором все ваши материнские или отцовские хромосомы могут принадлежать только одному из родителей ваших родителей. Более того, генетическая рекомбинация означает, что эти хромосомы не будут получены в чистом виде от одного дедушки или от одной бабушки; во время деления клетки и образования спермы и яйца, хромосомы обмениваются своими сегментами и становятся гибридами. Совершенно определенно можно сказать о том, что вы имеете различный генетический вклад от родителей ваших родителей.


Но это совсем не абстрактное теоретизирование. Представьте, что вы можете получить данные о том, что 22% генома вашего ребенка получены от вашей матери и 28% - от вашего отца. Теперь представьте, что вам известно о том, что 23% генома вашего ребенка заимствованы у матери вашего партнера, а 27% - у отца вашего партнера. И что вы можете точно знать, насколько близко ваш ребенок связан со своими дядями и тетями. Это не воображаемая научная фантастика, а научный факт.

В прошлом году я направил генетический материал моей двухмесячной на тот момент дочери в компанию 23andMe и получил результаты проведенного исследования. Получилось так, что я уже раньше имел генотипы матери моей дочери, ее отца, всех ее дядей и теть, а также всех ее бабушек и дедушек. Другими словами, ее полная родословная стала доступна в тот момент, когда были получены результаты исследования, и они уже могли быть вставлены в больший по размеру семейный геномный фотоальбом. Мне теперь не только известно, какая пропорция в ее наследственности получена от моих родителей и от родителей моей жены, но я также знаю, какой регион генома взят от ее бабушек и дедушек. Например, одна из ее бабушек наполовину норвежка, и поэтому генеалогически моя дочь на одну восьмую норвежка. Однако я быстро произвел подсчет с использованием различных наборов данных относительно разных национальностей, и в результате получилось, что, с точки зрения генома, она больше, чем на одну восьмую норвежка. Это разумно, поскольку 28% ее наследственности, как показывает анализ отношения ее ДНК к ДНК остальных членов семьи, она получила от той бабушки, которая наполовину была норвежкой.

Могут сказать, что такого рода факты полезны не только для удовлетворения праздного любопытства, на самом деле подобные теоретические знания можно использовать в практическом плане. Весной этого года моя жена спросила нашего педиатра по поводу возможности тестирования нашей дочери в связи с поддающейся лечению аутосомно- доминантной предрасположенностью, которая, как оказалась, имеется у меня. Реакция врача была откровенно патерналистской. Она не хотела бы разрешать проведение этого теста, поскольку, по ее мнению, наша дочь еще слишком мала для этого. Такой ответ не устроил мою жену. Мутированный ген, который стал причиной моего заболевания, очень хорошо изучен. Моя жена пошла домой и быстро использовала возможности, предоставляемые компанией 23andMe для выяснения того, унаследовала ли моя дочь через меня копию гена моей матери или моего отца. Моя мать страдала от того же заболевания, что и я, тогда как мой отец ничего подобного не испытывал. Счастливый конец для меня состоит в том, что моя дочь практически не имеет этой предрасположенности, поскольку она унаследовала этот генетический регион от моего отца. Более значимая мораль этой истории состоит в том, что децентрализованная генетическая информация в результате может оправдать настойчивые усилия, предпринимаемые в этом направлении.

Все это является следствием моего одержимого отношения к генетике. Но это также зависит от того факт, что за сумму менее 500 долларов вы можете сегодня направить свой материал и через короткое время получить данные относительно 1 миллиона генетических вариантов. Ничего подобного 10 лет назад еще не было. Из 3 миллиардов базисных пар в геноме человека в целом 1 миллион, возможно, покажется не очень большим значением, однако они были выбраны потому, что они различны у людей и представляют собой значительную часть вариаций генома. Большая часть этой информации является банальной, тривиальной и ненужной. У меня темно-карие глаза, а у моей жены они голубые. Поэтому вас не удивит, если быстрый анализ варианта кода относительно цвета глаз говорит о том, что в результате смешения глаза моей дочери будут иметь светло-коричневый оттенок (на самом деле цвет ее глаз светло-коричневый или ореховый).


Другие результаты оказались более значимыми. Я не различаю вкуса PTC. Это означает, что у меня понижена способность воспринимать химическое вещество под названием фенилтиокарбамид, который часто наносится на бумагу, к которой можно прикоснуться языком, на уроке биологии в школе, и делается это для иллюстрации рецессивных признаков генетической наследственности. Моя жена обладает копией, которая способна различать это вещество, а также копией, которая его не различает. (Ее отец, известный своей разборчивостью в еде, имел две копии, способные различать это вещество, и поэтому у него была повышенная вкусовая восприимчивость.) В терминах реального мира это означает, что у моей жены более высокая чувствительность к острой пище, чем у меня, и я могу сказать, что так оно и есть на самом деле. Для меня приправа для салата является необязательной. Есть исследования, которые указывают на то, что дети с обостренными вкусовыми ощущениями более разборчивы в еде по сравнению с теми, кто такими качествами не обладает. Вы легко можете себе представить, какой вариант был для меня предпочтительным. И в данном случае игральная кость показала именно тот результат, который меня больше устраивал - моя дочь оказалась «неспособной почувствовать вкус PTC», как и ее отец.

Здесь вы можете спросить: является ли будущее моей дочери, по моему мнению, предсказуемым до мельчайших деталей, и все будет определяться характером ее генотипа? Нет. Реальность такова, что большинство наследственных особенностей сложно предсказать, исходя из специфики определенных генов, потому что на них оказывают воздействие столь большое количество генов. (Поэтому, кстати, меня так интересовало, от кого из родителей своих родителей она получила большее количество генов). Когда речь заходит о конкретных прогнозах, следует иметь в виду, что большую часть определенного воздействия генов мы уже можем видеть собственными глазами (у моей дочери будет влажная ушная сера!) Но даже факторы, кажущиеся на первый взгляд смешными, могут иметь серьезные последствия для бабушек и дедушек. К великому огорчению моей жены, мой отец очень гордится своим непропорционально большим генетическим вкладом в свою внучку. То же самое можно сказать о моей теще, которая не имеет ничего против того, что она чрезмерно представлена в генетической конституции ее первого внука.

Но история на этом не заканчивается. Давайте перейдем от научных фактов к научной фантастике. Исследование 1 миллиона вариантов 2-месячного ребенка в большей степени проводится для развлечения, как об этом предупреждают рекламные материалы компании 23andMe, Однако уже в самом ближайшем будущем родители смогут получить точные и проверенные данные о геномах их будущих детей, находящихся еще в чреве матери. Потенциальные пользователи донорской спермы получат возможность стимулировать тысячи возможных результатов у своего потомства, используя различный мужской наследственный материал. В настоящее время только примитивные тесты возможны для ребенка в чреве матери, в том числе относительно хромосомных аномалий, указывающих на синдром Дауна. Но представьте себе ситуацию, при которой родители получают результаты генетического анализа их будущего ребенка на шестом месяце беременности. В этом коротком отчете будут присутствовать поверхностные характеристики и, возможно, предсказания относительно морфологии лица. Но в нем будут также содержаться данные, указывающие на мутационное давление генов, обладающих значительным воздействием. Подобного рода данные будут различны у разных плодов. В конечном счете, в мутации присутствует элемент случайности.


Последствия очевидны. Стоит ли согласиться с тем, что у ребенка будет более высокое мутационное давление, чем вам бы хотелось? Или следует провести еще одно исследование? Это будет особенно важно для детей пожилых отцов, которые уже передают больше обычной доли в мутацию своих отпрысков. Точность является важнейшим элементом того, о чем сейчас пойдет речь. Доступные сегодня персональные генетические тесты направлены на определение обычных вариаций у населения. Одним из новаторских «захватчиков рынка» в области геномики в ближайшее время может стать проведение оценки тех регионов генома, где у индивида происходят уникальные мутации - те, которые отличаются от ДНК его родителей. Подобные варианты в определенной мере свидетельствуют о том, что семейная история вообще не может существовать.

Что касается персональной геномики, то в настоящее время мы живем в век людей, у которых есть хобби. Существуют огромное количество веб-сайтов, предлагающих проведение генеалогических анализов, если вы сами не обладаете достаточными навыками в области вычислительных операций. Готовые приложения предоставляют вам самую свежую информацию о конкретных вариантах в зависимости от личного интереса. Я надеюсь на то, что в ближайшем будущем я смогу установить на смартфон приложение, способное предоставить мне поток данных, имеющих большое практическое значение. Персональная геномика способна принести пользу, если она во всей своей полноте включена в систему получения разнообразных данных о каждодневной жизни человека с помощью современных технологий. Вы не только сможете узнать геном, с которым вы родились, но вы также будете с часовым интервалом получать обновленные результаты биомаркеров, а также непрерывные данные о вашей физической активности. Риск заболевания во многих случаях представляет собой комбинацию генов и влияния окружающей среды, и поэтому получение интегрированной информации из обеих областей открывает большие возможности. В Кремниевой долине, разумеется, многие специалисты уже работают над тем, чтобы вывести проекты подобных систем на массовый рынок.

Задача в данном случае состоит не в том, чтобы предсказать судьбу моей дочери. Смысл в том, чтобы понять ее судьбу и сформировать ее элементы таким образом, чтобы она могла жить полноценной жизнью. Меня мало интересует моя собственная геномика, но с удивлением я обнаружил, насколько меня интересуют результаты тестов моей дочери. Ее будущее еще впереди. Большая часть моего будущего определена выбором, сделанным в догеномною эпоху. К тому времени, когда она пойдет в начальную школу, я надеюсь иметь точную и полную копию ее генома. Вот тогда мы и начнем новую дискуссию относительно того, что она за человек и кем она хочет стать. Я генетик по профессии, а не психолог, занимающийся вопросами развития, и поэтому все это будет экспериментом, результаты которого я совершенно не в состоянии предсказать. Но кто-то должен первым выйти из пещеры личного геномного невежества и убедиться в том, что никакой опасности нет.