Біоінформатика Ганна Іванова допомогла слухачам подкасту «Пульверизатор науки» розібратися, як працюють гени та що таке хромосоми. А також зрозуміти, чи можуть генетики передбачити характер майбутньої дитини і чи не успадкує вона схильність до небезпечних звичок.
Як можна наочно уявити функції генів та хромосом
Для простоти уявимо книжку рецептів. Там є всі страви, які тільки можливі: піца, глінтвейн, кекси та тортики тощо.
А тепер уявімо, що ми перебуваємо в Австралії в розпал спекотного літа. Навряд чи нам захочеться пити глінтвейн – швидше за все, ми приготуємо морозиво чи овочевий салат, тобто звернемо увагу саме на ці рецепти. А ось на полярній станції той самий напій буде дуже доречним. І ми швидше за все відкриємо сторінку, де написано саме про нього.
ДНК — ця книга, в якій є рецепти всього, що тільки можливо.
Так, у кулінарній книзі можуть бути і картинки, і реклама, і нотатки на полях. Але головне в ній саме рецепти.
Хромосома – це окремий блок рецептів. Наприклад, спеціальна добірка для кухні на полярній станції. Але важливо зауважити: неправильне твердження, що одна хромосома містить лише гени, які відповідають за конкретний механізм нашого тіла. «Рецепти», необхідних роботи цього механізму, можуть лежати у різних блоках-хромосомах. А в одній можуть бути гени, які відповідають за різні функції організму.
Чи правда, що хромосома схожа на букву Х
Ми звикли представляти хромосоми у вигляді двох злиплих хрест-навхрест кукурудзяних паличок, які утворюють букву Х. Такими вони і справді бувають, але далеко не завжди.
Я коли в школі навчалася і бачила цю картинку у підручнику біології, у мене був абсолютний дисонанс у голові. Зачекайте, стоп! Чому ви називаєте Х-хромосомою тільки одну конкретну, а у вас на картинці решта хромосом теж на Х схожі? Ви з чого вирішили, що одна хромосома Х, а решта — не Х?
Справа в тому, що картинки у підручниках з’явилися в ті часи, коли не було електронних мікроскопів та сучасних методів математичного моделювання. Вчені могли розглянути хромосоми лише оптичний мікроскоп. Причому генетичний матеріал можна було побачити лише в єдиний момент перед закінченням однієї з фаз поділу.
Наша ДНК, якщо витягнути її завдовжки, виявиться більше двох метрів. Уявіть, як можна таку мотузку укласти в ядро розмірами кілька мікрометрів. Щоб це завдання в принципі мало рішення, нитку-ДНК потрібно згорнути. Але не абияк, а певним чином.
Уявіть клубок пряжі, яка складається з генів, що вишикувалися в ланцюжок. Нам потрібен певний ген-рецепт із середини клубка. Щоб дістатися до нього, доведеться розмотати половину, а потім змотати назад. Це дуже незручно. Тому ДНК згортається те щоб будь-якої миті кожен із її генів був доступний. На перший погляд здається, що укладання робиться хаотично. Але насправді це чітка структура і будь-яке її порушення може призвести до проблем в організмі.
Ця двометрова нитка ДНК у ядрі клітини виглядає як тарілка з тонкими безбарвними спагетті.
Коли клітина починає ділитися, розходитися на дві різні клітини, ця тарілка зі спагетті має розповзтися на дві нові. І в клітині механізми організовані таким чином, що ця вся безформна маса спагетті згортається в щільні хромосомки, які ми з вами вже бачимо в оптичний мікроскоп.
Дві злиплі кукурудзяні палички, або літера Х, – це дві парні хроматиди, зліплені в одній точці. Така сполука триває лише мить – хроматиди ось-ось розділяться, розійдуться по різних клітинах. Але це єдиний момент, коли хромосому можна побачити оптичний мікроскоп. Тому такі фото й потрапили до підручників біології.
Чи правда людина однаково схожа на обох батьків
Ні це не так. Уявіть, що у нас є морквяний сік та яблучний. Якщо їх змішати. вийде морквяно-яблучний. Але він відрізняється за смаком і від першого, і другого. Новий смак виникає саме завдяки їх поєднанню. І вже не можна сказати, які відтінки у нього від яблучного соку, а які від морквяного. Вийшла нова субстанція, яка відрізняється за властивостями своїх складових частин.
Можна застосувати цю аналогію для появи нової людини. Мамині та татові гени змішуються, і виходять інші комбінації, які відповідають за появу нових властивостей.
Ось що ще важливе. Хромосоми зі статевих клітин батьків спочатку зливаються і поєднуються попарно: перша з першою, друга з другої, і так до кінця ланцюжка. А потім на наступній стадії вони знову розходяться.
Але на попередньому етапі вони поєднуються дуже щільно, буквально злипаються. І при поділі на татовій хромосомі залишаться шматочки маминою, і навпаки. Тобто з’явиться новий генетичний матеріал, відмінний від колишнього. Цей процес називається «кон’югація», або «попарне злиття гомологічних хромосом». В результаті властивості організму малюка можуть відрізнятися від татових та маминих.
Природа вигадала цей механізм, щоб отримати генетичну різноманітність. Але, крім цього, відбувається ще процес утворення мутацій, які бувають як шкідливими, так і дуже корисними для біологічного виду. Розглянемо, як це працює, на прикладі уявних зайчиків.
Перемішування деяких нових варіантів дозволяє зайчикам бути генетично різними. І якщо одного разу стане суперхолодно на кілька наступних років, то зайчики загинуть. Залишаться тільки ті, у яких випадково в генетичній складовій виявилася мутація, з якою їм було можливо існувати за умов, що змінилися.
Ці кролики і залишать потомство, у якого в генах вже є механізм, що дозволяє виживати в холод. А отже, вигляд стане сильнішим. Якщо ж настане сильна спека, виживуть вже ті тварини, у яких випадково з’явилися мутації, що дозволяють витримати високі температури. Саме завдяки такій генетичній мінливості ми, мешканці Землі, навчилися пристосовуватися до різних умов.
Отже, можна зробити висновок: дитина, звичайно, успадковує гени та ознаки своїх батьків, але не копіює їх точно. У нього з’являються нові ознаки, яких не було у тата та мами.
Чи покажуть генетичні тести таланти та характер майбутньої дитини
Для початку треба сказати, що в нас поки що немає точних визначень, що таке талант чи, наприклад, інтелект. Навіть тести IQ можна ефективно використовувати лише з одного культурного середовища. Людина з суспільства з іншими культурними традиціями може показати дуже низький результат, хоча буде здатний добре зіставляти факти, будувати логічні ланцюжки і робити висновки. Тобто, що таке інтелект, люди поки що не сформулювали точно. Ну а якщо ми не можемо дати визначення якоїсь якості, то виміряти її тим більше не зуміємо.
Багато хто вважає, що генетика багато в чому визначає риси характеру дитини. Так часто можна почути приблизно такі міркування: «Якщо візьмете малюка з дитячого будинку, то з ним можуть бути проблеми. Раптом у нього батьки зловживали алкоголем чи навіть наркотиками? Хто знає, чи не стане він поводитися так само, як вони, і чи не повторить їхню долю».
Так, якщо у батьків були проблеми з алкоголем, це може трохи підвищити ймовірність появи такої самої залежності і у дитини. Але ми пам’ятаємо: він не повторює точно маму і тата. Отже, його організм може реагувати на алкоголь по-іншому. Однак головне навіть не в цьому. Для появи звичок набагато важливіше середовище, в якому виявиться маленька людина.
Вже давно проведені дослідження, які показали: якщо дитина має генетичну схильність до підвищеної агресії, то вона може як з’явитися, так і немає. Це залежить від умов, у яких людина росте. Якщо в дитинстві хлопчика ображали, принижували, чинили сильний психологічний тиск, то в дорослому віці від нього справді можна чекати високої схильності до агресії. У дівчаток немає: з віком її рівень у них приходить у норму.
Здавалося б, ми виявили причину: агресія — це генетично обумовлена штука. Але насправді ні. Якщо ми візьмемо дитину, з якої не знущалися в дитинстві і в неї навіть є ця мутація, вона ніяк не спрацює в неї в майбутньому. Він не матиме підвищеної агресії. Давайте не шукатимемо якихось бракованих, генетично неправильних людей.
Але генетичні тести все ж таки дуже корисні. Готуючись до вагітності, пари можуть здати аналізи та дізнатися, чи може у малюка виникнути схильність до якихось спадкових хвороб. І це факт, а не нісенітниця і не обман підступних клінік, які тільки й мріють витягнути з людей більше грошей.
Які три міфи про генетику зараз найбільш популярні
У деяких людей і справді залишилися дивні уявлення про спадковість.
Існують національні гени, особливі кожному за народу
Багато хто впевнений, що можна виділити вірменську, слов’янську, російську, фінську та інші подібні гени. Це взагалі один із найпоширеніших міфів, якщо не найпопулярніший. Але можна сказати точно: ні, національних генів немає.
Телегонія працює
Це другий за популярністю міф, і він, на жаль, може сильно зіпсувати життя багатьох людей. Телегонія – псевдонаукова теорія, в якій стверджується: якщо жінка до шлюбу вступала в статевий зв’язок з іншими чоловіками, дитина чоловіка успадкує їхні риси. Сумно, що деякі чоловіки в це вірять і навіть кидають своїх партнерок — нібито бояться, що їхні діти схожі на тих, з ким дівчина зустрічалася раніше.
Це просто міф, який народився в ХІХ столітті з цілковитого профанства. І цей міф у XXI столітті досі диктує таку поведінку людей.
Не буває рудих кішок – тільки коти
Це смішний міф, який народився зі спотвореної правди. Насправді не буває триколірних котів.
Якщо ви все ж таки бачите таку тварину і в неї точно є первинні ознаки чоловічої статі, то це не зовсім кіт. Має трохи інший хромосомний набір. Чи не стандартний XY, а змінений – XXY. Такий котик не може мати потомства, а поводиться він зазвичай як кошеня. І інші дорослі тварини теж бачать у ньому конкурента у боротьбі самок.
Не вірте міфам про генетику — шукайте правду.
