Замисляли ли сте се, че за наследствеността при животните знаем доста повече, отколкото за наследствеността при човека? Когато избираме породисто куче например, търсим  отличителните белези на породата при майката, таткото и после наблюдаваме за стандарта при малкото пале. Но когато очакваме бебе, като че ли няма родители, които да имат „ясна концепция" за „характеристиките" на бъдещото дете. По-скоро сме склонни да вярваме на всевъзможни суеверия, които „ще предопределят" - пола, цвета на очите, косата, кожата, темперамента, дори и дарбите на детето, вместо да погледнем един в друг, в предците си и да направим елементарна математическа сметка на доминантните и рецесивните признаци.

Черни къдрици и сини очи

Що е то?

- Един доминантен и два рецесивни гена

В генетиката под наследственост се разбира свойството на всички живи организми да предават на потомството характерни особености на строежа и индивидуалното развитие.

Наследствеността е резултат от комбинация на гени. Гените - това са биохимични функционални елементи на хромозомите, които определят потенциалния пол и други признаци в зародиша. Хромозомите представляват двойки в ядрото на всеки сперматозоид и всяка яйцеклетка. В човека има 23 двойки, или 46 хромозоми. Едни от двойките се наричат полови хромозоми, защото те определят пола на бъдещия организъм. Така клетките в женския организъм носят две Х-хромозоми, а  клетките в мъжкия организъм  съдържат една Х и една Y-хромозома. Y-хромозомата е по-малка по размер и съдържа по-малко гени на своята повърхност, отколкото Х-хромозомата.

В резултат на клетъчното делене в яйчниците всички яйцеклетки съдържат една Х-хромозома. Половината сперматозоиди съдържат Х-хромозоми, а другата половина - Y-хромозоми. Тоест в половината случаи човешката яйцеклетка се опложда от сперматозоиди, носещи Х-хромозоми - получават се индивиди с генотип ХХ - от женски пол, а в другите - от сперматозоиди, носещи Y-хромозоми, получават се индивиди с генотип XY - от мъжки пол, така че половината от популацията на децата трябва да бъде с мъжки пол, а другата - женски. (При възрастните хора обаче съотношението между половете се променя - преобладават представителите на женския пол, вследствие на по-голямата устойчивост на женския организъм към болести.).

Въпреки това, че ние много малко знаем за локализацията на гените в половите хромозоми (Х и Y) и в автозомните (това са всички останали хромозоми с изключение на половите), ако съдим по сложността на строежа на човешкия организъм,  във всяка хромозома трябва да има огромно множество гени. Всеки от тях определя местоположението на даден фактор, който служи като причина за появяването на конкретен признак или състояние (например сините очи или хемофилията) или предизвиква развитието на определени части на тялото (например епидермиса на палеца).

Картата на разположението на гените в хромозомите се нарича генотип на индивида, фенотип - изязявата на тези гени в конкретния жив организъм.

Общи принципи при наследяването

Накратко, всеки признак на организма (цвят на косата, очи, кръвна група, резус - фактор) се кодира от два гена. Реалното количеството гени, които определят признака, са значително повече. Единия ген детето получава от майката, другия - от бащата.

В генетиката се различават доминантни и рецесивни гени. Доминантният ген се обозначава с главна буква от латинската азбука и в негово присъствие рецесивният ген, по правило, не проявява свойствата си. Рецесивният ген се обозначава с малка буква от латинската азбука. Ако за някой признак организмът съдържа два еднакви гена (два рецесивни или два доминантни), то той се нарича хомозиготен по дадения признак. Ако организмът съдържа един доминантен и един рецесивен ген, той се нарича хетерозиготен по дадения признак и при това се проявяват тези свойства на признака, които кодира доминантният геном. „Доминантният" ген е по-силен от рецесивния ген.

Пример:

А - доминантен ген, определящ кафяв цвят на очите

а - рецесивен ген, определящ син цвят на очите

Възможни варианти на генотипа:

АА - хомозиготен, кафяви очи

Аа - хетерозиготен, кафяви очи

aа - хомозиготен, сини очи

Пример 1:

жена АА - хомозиготна, кафяви очи и двата гена са доминантни

мъж аа - хомозиготен, сини очи и двата гена са рецесивни

При образуването на половите клетки (яйцеклетка и сперматозоид) във всяка полова клетка (гамета) идва по един ген, т. е. в конкретния случай женският организъм образува две гамети, съдържащи по един доминантен ген, а мъжкият организъм - две гамети, съдържащи по един рецесивен ген. При сливането на половите клетки зародишът получава за дадения признак един майчин и един бащин ген.

жена АА + мъж аа

Гамети: А А а а

Дете: Аа Аа Аа Аа

По този начин, в дадената ситуация 100% от децата ще имат кафяви очи и ще са хетерозиготни по този признак.

Пример 2:

жена Аа - хетерозиготна, кафяви очи

мъж Аа - хетерозиготен, кафяви очи

жена Аа + мъж Аа

гамети: А а А а

дете: АА , Аа, Аа, аа

В този случай вероятността при раждането на детето е: 25% с кафяви очи (хомозиготно), 50% с кафяви очи хетерозиготно, 25% сини очи (хомозиготно).

Пример 3:

жена Аа - хетерозиготна, кафяви очи

мъж аа - хомозиготен, сини очи

Жена Аа + мъж аа

Гамети: А а а а

Дете: Аа , Аа, аа , аа

В този случай 50% от децата имат кафяви очи и се явяват хетерозиготни и 50% имат сини очи (хомозиготни).

По кръвна линия

Кръвните групи при човека са четири - 0, А, Б и АБ. Унаследяването им се определя от комбинацията на алелите І0, ІА и ІВ на гена І.

Кръвна група    Определящ генотип (ове)

Нулева                        I0I0

А                                 IAIA,  IAI0

В                                 IBIB,  IBI0

АВ                               IAIB

Това, което се забелязва лесно е, че за разлика от нулевата кръвна група, която винаги е хомозиготна, групите А и Б може да са както хомо-, така и хетерозиготни. Изводът от това е, че въпреки че алелите ІА и ІВ доминират поотделно над І0 те не доминират и един на друг, а когато са в общ генотип - ІАІВ, дават нов белег - кръвна група АБ. Тоест доминират едновременно.

Доминантният ген винаги блокира действието на рецесивния, но два рецесивни гена в една и съща хомологична хромозома има достатъчно сила, за да контролира признаците (или дефектите), проявяващи се във фенотипа. „Доминантност" и „рецесивност" са основни понятия в генетиката. Например генетичните кръвни групи А и Б се явяват доминантни, а генетична група „0" е рецесивна. Генът на положителния резус-фактор се явява доминантен, а отрицателният - рецесивен. Трябва да отбележим, че тези явления понякога са по-комплексни. Например гените на кръвни групи А и Б се явяват доминантни по отношение на гена на „0" и ако определено лице е носител на двата гена А и Б, това лице има кръвна група АБ.

Наследствени болести

Всички наследствени болести са генетични.

Понятията „доминантност" и „рецесивност" се срещат също в областта на наследствените патологии. Наследствените болести се делят на три основни групи: хромозомни, обуславят изменението на броя или структурата на хромозомите, моногенни, става дума за мутиране на един единствен ген в организма и мултифакторни, обуславят взаимодействието на много гени и факторите на окръжаващата среда.

Хромозомните болести възникват в резултат на мутации в половите клетки на един от родителите. От поколение на поколение се предават не повече от 3-5%от тях. Хромозомните нарушения обуславят около 50% от спонтанните аборти и 7% от всички мъртвородени. Едно от по-често срещаните автозомни аномалии е синдромът на Даун. Болестта се дължи на тризомия на 21-вата хромозомна двойка. Болните имат 47 вместо 46 хромозоми. Честотата е 3 на 2000 новородени. Установена е зависимост между честотата на заболяването и възрастта на майката - при по-възрастни майки честотата нараства значително. Към настоящия момент са известни повече от 800 хромозомни болести.

Диагностика. Те се диагностицират с помощта на специални цитогенетични изследвания.

Що се отнася до моногенните - известни са няколко хиляди. В болшинството от случаите се касае за проява на даден синдром, като в болния се поразяват различни органи и системи. Наследствените болести, особено автозомно-рецесивните (за да се прояви болестта и двамата родители, които са здрави, трябва да носят по един дефектен ген) при българите са по-редки в сравнение с други европейски популации (например фенилкетонурията е с най-ниска честота в Европа).

Диагностика.
 Диагностиката на моногенните болести се осъществява по клиничен път, с помощта на специални биохимични и молекулярно-генетични методи.   

Към мултифакторните заболявания се отнасят голяма част хронични заболявания в човека, като захарния диабет, бронхиалната астма, исхемичната болест на сърцето и др. Към тях се отнасят също и отделни случаи на вроден порок в развитието, например вроденият порок на сърцето.

Тези три основни групи на наследствените заболявания се различават по това как се унаследяват. Хромозомните болести обикновено не се унаследяват. Причините за тях най-често се дължат на изменение в хромозомния набор в една полова клетка, а болните обикновено не могат да оставят потомство.

Моногенните наследствени болести се предават съгласно закона, открит преди повече от сто години от Грегор Мендел (основоположникът на генетиката като наука). Различават се доминантни, рецесивни и свързани с пола наследствени болести. Доминантните заболявания се предават в поколенията. Освен болното дете е болен и някой от неговите родители, вероятността някой от неговите братя и сестри да е болен е 50%. Обаче нерядко доминантното заболяване се проявява само в един член от семейството в резултат на случайно възникнала мутация (изменение в гена) в една полова клетка в някого от родителите. При рецесивните заболявания родителите на болното дете като правило са здрави, но се явяват носители на един изменен ген. Може да бъдат болни братята и сестрите, но вероятността е двойно по-малка, отколкото при доминантните заболявания - 25%.

При наследствените болести, свързани с пола, майката се явява носител на изменен ген в едната от половите хромозоми.

За мултифакторните заболявания също е характерно семейно натрупване на съответното заболяване, но то е в значително по-малка степен в сравнение с моногенните заболявания.

Съществува и още един тип неследствени болести - митохондриални болести. Към настоящия момент са известни около тридесет, а изменението е или в ген в митохондриалната ДНК (в този случай се наследяват от майката), или в ядрата на клетките (в този случай се наследяват като моногенни заболявания).

Изследвания

Само допреди десетилетия хората масово смятаха, че възможността детето да се роди с някакво генетично заболяване е въпрос на  „божествен жребий", всъщност медицината е достигнала до дълбините на човешкия геном и вече има достатъчно методики за изследване и диагностициране. Медико-генетичното консултиране включва поставянето на диагноза преди раждането (дородова диагностика), определяне на генетичния риск за увреждане на потомството, прогнозиране и профилактика на наследствените аномалии.  Специалистите препоръчват задължително да се подлагат на дородова диагностика:

всички бременни над 35-годишна възраст

семейства, в които е раждано дете с наследствено заболяване

генетични аномалии в родословието на някой от родителите

семейства, в които някой от родителите работи във вредна среда (повишена радиация, тежки метали и др.)

Дородовата диагностика се провежда през първата половина на бременността. Основен метод на дородовата диагностика е ултразвуковото изследване. Чрез него се установяват груби аномалии - липса на мозък, деформации на гръбначния стълб и крайниците и др.

Голяма част от генетичните дефекти могат да бъдат установени чрез изследване на околоплодната течност. Околоплодната течност се взема чрез метод, наречен амниоцентеза. Околоплодната течност и клетките на плода, които се съдържат в нея, се подлагат на биохимичен, хромозомен и ДНК- анализ.

Има наследствени болести, които може успешно да се лекуват, ако лечението започне непосредствено след раждането. Ако бъдат диагностицирани аномалии, причиняващи тежка инвалидност на плода, без да е възможно лечение, бременността се прекъсва. Съветът на специалистите е това да стане до 20-ата седмица на бременността.

Автор: Силвия Чалъкова
Коснултант: Надин Домозетова,
Специалист генетик