Genetica umana

Genetica umana

Variabilitatea genetică şi moştenirea caracterelor la om

Spre deosebire de alte entităţi biologice, omul este o fiinţă biosocială: formarea lui s-a produs în urma unui îndelungat proces de evoluţie biologică, pe de o parte, şi de dezvoltare socială, pe de alta. Părăsind lumea animală, omul a rămas parte a naturii.
Ca şi la alte fiinţe vii, la om caracterele şi însuşirile sunt determinate de structuri genetice, iar transmiterea lor de la o generaţie la alta are loc conform legilor eredităţii, descoperite de G. Mendel. De asemenea, la om ca şi la alte organisme, materialul genetic îl reprezintă ADN-ul localizat în cromozomi. Numărul de cromozomi din celulele somatice es­te egal cu 46, pe când celulele sexuale conţin doar 23.
În cromozomii fiecărei celule se conţine infor­maţia genetică care asigură deosebirea fiecărei fiin­ţe umane de bacterii, alge, melc, broaşte, vrăbii, şoareci ş. a. m. d. Tot odată, în ele se mai conţine in­formaţia cu privire la faptul cum va fi nuanţa pieii individului dat, culoarea şi structura părului, culoarea şi tăietura ochilor, forma nasului, grupa de sânge şi o mulţime de alte particularităţi morfologice, fiziologice şi biochimice, care deosebesc un om de altul şi-l fac unic pe fiecare dintre noi.
Să încercăm să exprimăm prin cifre volumul acestei informaţii. Lungimea tuturor filamentelor moleculelor de ADN din nucleul unei celule umane este egală cu circa patru metri. Dacă ar fi să întindem într-o linie dreaptă toate moleculele de ADN din totalitatea celulelor unui om, lungimea lor generală ar acoperi distanţa de la pământ până la soare.
Conform unor calcule aproximative, cromozomii fiecărei celule umane conţin câteva milioane de ge­ne. De aceea la om posibilităţile variabilităţii combinative a caracterelor şi însuşirilor sunt cu mult mai mari decât la alte specii biologice.
Numai operându-se cu cele 23 de perechi de cromo­zomi fiecare părinte poate da teoretic aproximativ 10 miliarde de combinaţii ereditare.
F. Dobjanschii, eminent geneticiian american, a calculat că chiar dacă fiecare cromozom uman ar con­ţine doar câte o mie de gene, fiecare genă ar avea doar două varietăţi (alele dominante şi recesive) şi atunci ar fi posibilă existenţa unui număr de indivizi cu combinaţii ereditare diferite, care ar depăşi cu mult cantitatea tuturor electronilor din Univers.

După cum vedem, segregarea şi redistribuirea liberă a genelor (recombinarea), care însoţeşte formarea celulelor sexuale, precum şi caracterul întâmplător al fecundaţiei ovulului, constituie cauza colosalei varietăţi a oamenilor. În natură nu există doi indivizi cu constituţie genetică identică. Fiecare om are în sine o garnitură specifică de gene, fapt care şi face ca fiecare din noi să se prezinte ca o etnitate individuală şi irepetabilă. Chiar şi într-o familie cu mulţi copii părinţii remarcă întotdeauna că ei prezintă deosebiri - adesea foarte exprimate - în înclinaţii şi gusturi, în trăsături de caracter, în particularităţi de comportament şi în atitudinea lor faţă de cei din jur - deşi aceşti copii trăiesc în condiţii de viaţă similare şi sunt trataţi cu aceiaşi afecţiune de către părinţi. Unul este zvăpăiat, altul încet, unul e sociabil, altul timid, unul e excesiv de pedant în ceea ce priveşte curăţenia, altul e un neângrijit, unul stă ore întregi pentru a monta un aparat de radio, iar altul nu are nici cel mai mic inte­res pentru aparatele de radio şi meştereşte diferi­te bibelouri artistice, unul s-a înscris la facultatea de fizică, iar altul - la arte şi această enumerare poate continua la infinit!
În acelaşi timp, chiar şi din observaţii dintre cele mai superficiale şi întâmplătoare, absolut cotidiene, descoperim la cutare persoană anumite similitudini cu cineva din reprezentanţii generaţiilor genetice precedente şi în aceste cazuri spunem: «leit taică-său», «copia bunicii». Şi, de remarcat, această asemănare pe care o surprindem, ţine nu numai de aspectul exterior, ci şi de trăsăturile de caracter moştenite. Este tot atât de iute din fire şi de ne înduplecat sau moale şi nehotărât, un fantezist şi un visător sau este închis şi irascibil, ca, să zicem, tatăl sau bunicul.
Dacă unul din părinţi are părul de culoare întunecată, iar altul de culoare deschisă, copiii vor moşteni părul întunecat. Dacă unul din părinţi are ochi căprui, iar altul albaştri, urmaşii vor avea ochii căprui„ chiar dacă în genotipul lor sunt prezente ambele tipuri de gene - dominant şi recesiv.
Începând cu generaţia a doua, are loc segregarea caracterelor şi din această cauză în fenotipul copiilor se manifestă nu numai caractere ale părinţilor, dar şi caractere ale strămoşilor. Trei copii vor avea ochii căprui, aşa cum îi au părinţii lor direcţi, iar unul îi va avea albaştri - ca şi bunicul de exemplu.
În mod analog se moşteneşte şi capacitatea de a manevra mai uşor cu mâna dreaptă sau cu cea stângă.
Faptul merită să-i acordăm acum un interes mai amănunţit.
Ne-am obişnuit să considerăm că este normal când mâna funcţionala este cea dreaptă: oricum dreptacii constituie majoritatea absolută (după diferite evaluări – de la 89 până la 94% din totalul populaţiei). În acelaşi timp cunoaştem persoane pentru care funcţională este mâna stângă, aceasta fiind tot atât de operatorie cum este mâna noastră dreaptă. Vom arăta că problema dreptacilor şi a stângacilor este strâns împletită cu istoria formării pământului. În emisfera sudică oamenii şi-au făcut apariţia mai târziu, nimerind aici în condiţii ecologice absolut noi. Doar în emisfera sudică pământul are o rotaţie de oglindă în raport cu emisfera nordică. Se presupune că prin acest fapt se explică apariţia stângacilor...
Iată câteva date curioase: printre locuitorii fostei Uniuni Sovietice numărul stângacilor constituie aproximativ trei procente, în Bulgaria - exact trei, în Corsica, Sardinia şi Sicilia-7, în Franţa-8, în Australiea-26, iar în Africa de Sud-50%.
Interesant, că această însuşire poate fi constatată la copii încă cu totul mici. În acest scop este suficient să-i dăm copilului o foaie de hârtie şi să-l rugăm să deseneze un cerc. Luaţi aminte în ce direcţie are să se mişte creionul. Dacă se va mişca în direc­ţia acelor de ceasornic, copilul va creşte stângaci.
În calitatea noastră de părinţi faptul nu trebuie să ne neliniştească prea mult. Ce-i drept, în viaţă un asemenea copil va întâmpina o mulţime de mic incomodităţi. Toate aparatele de uz curent, începând de la foarfece şi terminând cu casele de la troleibuze sunt prevăzute pentru dreptaci. În acelaşi timp situa­ţia de stângaci oferă şi unele avantaje destul de importante.
Este vorba de faptul că preferinţa pe care o acor­dăm mânii drepte sau celei stângi nu reprezintă pur şi simplu o plăcere a noastră, explicarea fenomenului fiind legată de raporturile dintre emisferele dreaptă şi stângă ale creierului. La majoritatea oamenilor tonul în activitatea creierului îl dă emisfera stângă. Dar deoarece căile nervoase care merg spre creier la întrarea în acesta este încrucişată, la astfel de oameni este mai puternic dezvoltată partea dreaptă a corpului. În schimb, la stângaci emisfera dreaptă şi cea stângă au aproximativ «drepturi egale». Centrele vorbirii şi, în general, ale gândirii logice, emoţionale, adică tot ce ţine de sistemul al doilea de semnalizare sunt, de regulă, situate în partea stângă a creie­rului. Emisfera dreaptă cuprinzând cu precădere gândirea plastică, intuitivă, legată de procesele de creaţie. De aceea nu este exclus faptul că stângaci la care emisfera dreaptă este într-o măsură mai mică subordonată celei stângi sunt înzestraţi potenţial cu însuşiri creative mai mari, de exemplu, în artă. Se cunoaşte că stângaci au fost şi Holben, şi Picasso, şi Michelangelo, şi Leonardo-da Vinci. Dar şi în alte domenii s-au manifestat numeroşi stângaci vestiţi. Să ne amintim, de exemplu, de Alexandru Macedon, de Carol cel Mare, de amiralul Nelson. Deci, dacă micuţul dumneavoastră este (sau va fi) stângaci nu face să vă amărâţi.
Este bine studiată şi predispoziţia ereditară la poliembrionie (sarcină multiplă). La 100 de sarcini se naşte o pereche de gemeni, adică un procent. fenomenul nu este de aceea întâmplător. Maximumul de naşteri de gemeni revine la vârsta de 26--30 de ani a mamei. Un record neobişnuit în acest sens a stabilit o doamnă austriacă, soţia unui oarecare Bernar Şainberg. Ea a născut 69 de copii, deşi a avut numai 27 de sarcini. Cazuri similare se cunosc şi în Rusia În cartea lui A. Başuţchii «Panorama Sanct-Petersburgului, editată cu mai bine de o sută de ani în urmă, găsim următoarele date.
În buletinul, trimis la 27 februarie 1782 la Moscova de la mănăstirea Nicolschii, judeţul Şuisc, era însemnat faptul că ţăranul Fiodor Vasiliev din două căsnicii a avut 87 de copii. Prima soţie în 27 de naşteri a născut de patru ori câte patru copii, de şapte ori câte trei, de şaisprezece ori câte doi - în total 69 de copii. A doua nevastă i-a dăruit de două ori câte trei copii şi de şase ori câte doi - în total 18 Va­siliev avea 75 de ani, iar în viaţă îi erau 83 de copii.
În acest caz, deoarece este vorba despre unul şi acelaşi bărbat şi de femei diferite, caracterul «sar­cină multiplă» s-a transmis, probabil, pe linie bărbătească.

Metodele de studiere a eredităţii omului

Trebuie arătat că studierea eredităţii umane este le­gată de anumite dificultăţi. La om nu pot fi aplicate metodele geneticiii experimentale, utilizate pe larg în zootehnie şi în cultura plantelor. Cele mai răspândite metode aplicate la studierea eredităţii omu­lui sunt cea genealogică, a gemenilor şi citogenetică.

• Metoda genealogică constă în studierea statistică a genealogiei (a arborelui genealogic) oamenilor într-un şir de generaţii. Prin această metodă a fost stabilit caracterul transmiterii prin ereditate a multor particularităţi umane, precum şi natura genetică a multor afecţiuni ca hemofilia, alcaptonuria, fenilcetonuria, diabetul zaharat, albinismul şi multe altele.

Analiza genealogică permite pronosticarea eventualităţii moştenirii de către copii a diferitelor boli ereditare şi, respectiv, de a se lua la timp măsurile profilactice corespunzătoare.
În multe cazuri această metodă ajută la confirmarea legăturilor de rudenie dintre diferite generaţii de oameni.
Drept exemplu poate servi următoarea întâmplare. În anul 1914 în Anglia se repara catedrala Şriuberi. Lucrările erau conduse de un urmaş al primului duce al ducatului Şriuberi Jon Talbot, îngropat în 1453 în această catedrală. Acest Jon Talbot a fost o figura istorică. El a luptat împotriva Janei D'Arc şi a murit de răni.
14 generaţii îl îndepărtau pe acest cavaler al veacului XV de urmaşul său. Puteau oare genele eroului războiului de o sută de ani să ajungă peste cinci secole, până la contemporanul primului război mondial?
Urmaşul lui Talbot a deschis sarcofagul strămoşului. Şi cu acest prilej s-a constatat o dovadă incontestabilă a rudeniei lor, dovadă mult mai sigură decât documentele genealogice vizate de notar: la unul din degetele scheletului două falange erau concrescute în una singură.
Urmaşul ducelui tăiat de franceji le-a arătat martorilor mâna. Pe aceiaşi mână ca şi la schelet, pe acelaşi deget ca şi la schelet, exact aceleaşi două fa­lange arătau ca una singură. Le-a concrescut gena dominantă, a cărei expresie fenotipică poartă numele de simfalangie. Iată încă o manifestare a atotputerniciei genei, a eredităţii!
După acelaşi tip dominant se moşteneşte şi brahidactilia, caracterizată prin scurtarea degetelor de la mâni. Manifestarea acţiunii genei dominante chiar în prima generaţie este folosită cu rezultate bune în expertiza judiciară. Astfel, în anul 1921 în Norvegia prin aplicarea metodei genetice s-a repurtat un adevărat triumf în cadrul unui proces judiciar de stabilire a paternităţii.
Mama a doi copii nu putea prezenta judecăţii alte dovezi decât asigurări bazate pe jurăminte că pârâtul este fostul ei concubin.
Expertiza genetică a stabilit că ambii copii ca şi pârâtul sunt purtători ai genei de brahidactilie, în timp ce mama nu avea această genă. Şi judecătorul a satisfăcut cererea mamei.
Hemofilia (incoagulabilitatea sângelui) mai este numită şi boala regilor. Pentru prima oară în descrierile dinastice fenomenul hemofiliei a fost înregistrat la fiul vestitei regine a Angliei Victo­ria. Dat fiind faptul că regii şi ţarii se căsătoresc numai cu regine şi ţariţe, această boală ereditară s-a răspândit în rândul familiilor domnitoare din Europa. A suferit de hemofilie şi fiul lui Ni­colai II (Romanov).
În cazul acestei boli cea mai mică leziune vasculară poate provoca o hemoragie mortală. «Vina» o poar­tă gena recesivă, localizată în unul din cromozomii sexuali X. De remarcat că suferă de această boală nu­mai bărbaţii, deşi femeile sunt purtătorii acestei gene.

În unul din cromozomi X femeia respectivă are o genă «defectuoasă». Cel de-al doilea cromozom X conţine o genă normală (dominantă), care şi asigură funcţionarea normală şi păzeşte femeia de îmbolnăvire. Băiatul pe care îl naşte o astfel de femeie are 50 de şanse din 100 că va moşteni gena defectuoasă. Deoarece la bărbaţi există numai un singur cromozom X, iar (cromozomul ¡ nu conţine o genă normală, care ar dubla-o pe cea defectuoasă, viciul pus în cromozomul X se manifestă numai la băieţi, mai exact la jumătate din fiii născuţi de femei cu asemenea cromozomi.
În acelaşi timp, jumătate din numărul total de fetiţe, născute la asemenea femei poartă un cromozom X, despre existenţa căruia nu află decât când li se naşte un fiu, bolnav de hemofilie.
Cunoscând arborele genealogic al oamenilor la care se întâlneşte această genă, se poate astfel prevedea manifestarea bolii la generaţiile următoare şi, fireşte, evita combinaţiile lui nefavorabile în homozigot.
După acelaşi tip ca şi hemofilia este moştenit şi daltonismul (miopie coloristică) -boală de care suferea cunoscutul fizician şi chimist Dalton şi care se manifestă prin incapacitatea de a deosebi anumite culori, în special cea roşie de cea verde.
Daltonismul se întâlneşte la 4 procente din băr­baţi, fapt care pe mulţi îi împiedică să-şi aleagă profesia de şofer.
Femei daltonice se întîlnesc de 200 de ori mai puţine decât bărbaţi. Femeia devine daltonică doar în cazul unei coincidenţe rare: când ambii săi părinţi sunt daltonici. În schimb, dacă unul din părinţi este sănătos, şi fiica va fi sănătoasă.

• Metoda gemenilor constă în studierea dezvoltării caracterelor la gemeni.

Se cunoaşte că există două categorii de gemeni: bivitelini sau pseudogemeni şi univitelini sau ge­meni adevăraţi.
În cazul gemenilor bivitelini sunt fecundate simultan două, trei şi mai multe ovule, nu unul singur ca în mod obişnuit. Din zigoţi deosebiţi se dezvoltă gemeni, semănând între ei ca nişte fraţi obişnuiţi şi nu ca nişte gemeni.
Uneori, însă, dintr-un singur ovul fecundat se formează doi sau mai mulţi embrioni. Aceasta se produce atunci când în stadiile iniţiale de dezvoltare zigotul se divizează în două părţi, din care în continuare se dezvoltă copii normali. Anume aceşti gemeni se numesc univitelini sau adevăraţi. Ei au întotdeauna acelaşi sex, deci pot fi sau fete, sau băieţi şi seamănă între ei ca două picături de apă. Se cunosc cazuri când gemenii univitelini sunt foarte greu de deosebit unul de.celălalt Este un fenomen explicabil, dat fiind faptul că ei au unul şi acelaşi genotip, spre deosebire de cei bivitelini, la care genotipurile sunt diferite.
Câţiva ani în urmă colaboratorii Institutului de genetică medicală şi ai Institutului de medicină II din Moscova au încercat să explice de ce în unele cazuri se nasc gemeni univitelini (monozigotici), iar în altele - bivitelini sau dizigotici.
Ei au examinat 259 de familii din Moscova şi au ajuns la concluzia că numărul de naşteri a gemenilor dizigotici este cu atât mai ridicat cu cât mai... înaltă este statura mamei. Această probabilitate creşte şi în familiile în care mamele au un serviciu le­gat de munca fizică, precum şi acolo unde relaţiile dintre părinţi nu sunt tocmai bune. În acelaşi timp probabilitatea naşterii unor gemeni monozigotici creşte odată cu creşterea vârstei tatălui, în famili­ile cu un regim alimentar mai calitativ şi în acelea în care mama a folosit înainte mijloace anticoncepţionale.
Toate aceste fenomene urmează încă a fi explicate. Prezintă un mare interes şi următorul fapt: în familia Dionn, de origine franceză, care trăia în Ca­nada, s-au născut cinci gemeni univitelini, cinci fetiţe. Ele uimeau prin asemănare. Pe baza asemănării şi deosebirilor dintre ele, s-a putut stabili până şi modul în care s-a produs divizarea ovulului fecundat.
După prima diviziune a zigotului şi formarea a doi blastomeri (celule somatice) dintr-o celulă-fiică s-au format altele două nepoate, de la care au provenit Sesil şi Annet. De la cealaltă celulă-fiică şi-au luat începutul alte două nepoate, una dintre care s-a transformat în Ivonn, iar cealaltă celulă-nepoată s-a divizat în două strănepoate, de la care au provenit Emili şi Mari.
Această schemă a fost stabilită pe baza faptului că Sesil şi Annet semănau între ele mai mult decât toa­te celelalte.
Acelaşi lucru s-a constatat şi în cazul lui Emili şi Mari.
Ivonn ocupa parcă o poziţie intermediară. Tot oda­tă atât Sesil şi Annet, cât şi Emili şi Mari prezentau asemănări exterioare perfecte-copii în oglindă una a alteia. Asemănarea în oglindă se manifesta prin faptul că dacă unul din gemeni are o aluniţă pe obrazul drept, celălalt va avea una identică, situată în acelaşi punct, dar pe obrazul stâng.
La vârsta de patru ani şi jumătate toate cele cinci fetiţe s-au îmbolnăvit brusc de tonzilită şi la toate li s-au scos amigdalele. În legătură cu aceasta se cere subliniat faptul că gemenii univitelini suferă în 80- 90% din cazuri simultan de aceleaşi boli în timp ce la bivitelini acest fenomen lipseşte.
Comparând gemenii univitelini cu cei bivitelini, se pot face concluzii despre rolul eredităţii, pe de o parte, şi rolul mediului înconjurător, pe de alta, în dezvoltarea unor sau altor caractere, inclusiv şi în dezvoltarea aptitudinilor intelectuale ale omului. Dar despre aceasta vom vorbi mai încolo.
În cazul dat o importanţă deosebită o au observaţiile asupra gemenilor adevăraţi care trăiesc împreună sau nu, adică în condiţii diferite.

• Metoda citogenetică a început să fie aplicată pe larg abia în ultimul timp. Pe baza acestei metode au fost obţinute numeroase date referitoare la bolile cromozomice la om. Este suficient să menţionăm că 25% din concepţii, din cauza unor dereglări cromozomale, se termină cu avorturi spontane. Şi chiar dacă un anumit număr de astfel de copii supraveţuiesc, ei su­feră de diferite defecte.

Prezenţa unor mutaţii cromozomale poate fi determinată la studierea cu ajutorul microscopului a cariotipului celulelor somatice. În acest scop celulele sunt în prealabil fixate (omorâte brusc) cu ajuto­rul unor agenţi chimici speciali, apoi ele se colorează cu ajutorul unor coloranţi speciali, aşa încât cromozomii să se distingă clar de contextul citoplasmei, după aceea se pregătesc preparate care sunt examinate sub microscop. Toate devierile de la numărul normal şi structura normală a cromozomului se înregistrează şi pe această bază se fac concluziile corespunzătoare.
Această metodă şi-a găsit de asemenea o largă aplicare în diagnosticarea timpurie a sexului viitorului copil, precum şi în serviciile de consultaţii medico-genetice, pe care urmează acum să le examinăm.