Что такое наследственность, и что на нее влияет

В чем заключается наследственность? «У меня плохие гены», — эту фразу часто произносят, не понимая до конца ее смысла.

Промо-кадр из фильма «Семейка Тененбаум»

На самом деле, наследственность организма — это крайне сложный механизм, который регулируют генетические, эпигенетические («надгеномные») факторы и условия среды [1].

Даже ученые и врачи-генетики до сих пор не могут окончательно разобраться, что влияет на наследственность. Однако некоторые закономерности науке все же известны.

От чего зависит «плохая» наследственность человека

Когда врачи говорят о генетических заболеваниях, они имеют в виду моногенные болезни. Это значит, что ученые смогли определить конкретный ген, мутация в котором приводит к развитию болезни. Если ребенок рождается с неудачной версией гена, он точно заболеет. При этом неудачной может быть разная комбинация генов, полученных от родителей.

Для каких-то болезней достаточно одной «поломанной» копии — так происходит, когда наследование идет по аутосомно-доминантному типу. Так наследуется, например, болезнь Хангтингтона, синдром Марфана, нейрофиброматоз первого типа.

В других ситуациях нужно получить от обоих родителей мутантный вариант гена, чтобы заболеть, — это аутосомно-рецессивное наследование. Таким образом передаются по наследству муковисцидоз, фенилкетонурия, серповидноклеточная анемия, несиндромальная тугоухость.

Когда человек получает всего одну неудачную копию гена при заболевании, которое передается с помощью рецессивного наследования, он не заболевает, а становится носителем. Именно поэтому у двух здоровых людей может родиться ребенок с генетическим заболеванием — это происходит потому, что мама и папа были носителями болезни, а их ребенок получил от них две копии мутантного гена.

У двух здоровых родителей ребенок может заболеть, если произошло наследование, сцепленное с полом. Это значит, что ген, мутация в котором провоцирует развитие болезни, расположен на половой хромосоме. Среди таких заболеваний — гемофилия, мышечная дистрофия Дюшенна, дальтонизм.

Зачем будущим родителям генетическое обследование

Чаще всего при наследовании, сцепленном с полом, женщины являются здоровыми носителями, а их сыновья заболевают. Связано это с тем, что у женщин есть две Х-хромосомы, и обычный вариант гена на одной хромосоме компенсирует наличие «поломанной» версии на другой.

У мужчин же всего одна Х-хромосома: если ребенок получил от матери именно хромосому с мутантным вариантом гена, он заболеет. И гемофилия, и дальтонизм, и миодистрофия Дюшенна вызваны рецессивными мутациями генов в Х-хромосоме, поэтому болеют ими сыновья женщин-носителей, в то время как сами матери и их дочери остаются здоровыми.

Бывают такие болезни, при которых возможны разные типы наследования. Например, спинальная мышечная атрофия (СМА) может наследоваться по аутосомно-доминантному, аутосомно-рецессивному, а также Х-сцепленному типу.

«Из всех генетических болезней в своей практике я чаще всего встречаю муковисцидоз, фенилкетонурию, СМА, несиндромальную тугоухость. Родители-носители мутантных копий генов могут не подозревать о том, что они способны „наградить“ своего ребенка наследственным заболеванием.

Конечно, не все могут пройти полное генетическое обследование — это все еще достаточно дорого. Но я советую будущим родителям хотя бы сдать тест на носительство самых распространенных мутаций — это стоит разумных денег и поможет избежать больших неприятностей со здоровьем ребенка», — говорит врач-генетик Ирина Жегулина.

Игра в «генетические ассоциации»

Большинство заболеваний не имеют четкой наследственности — по крайней мере, ученые ее пока не обнаружили. Но у многих болезней есть наследственные факторы, которые увеличивают риск столкнуться с ними [2].

«В случае с наследственной предрасположенностью у болезней нет каких-то конкретных генетических причин. И сегодняшние исследования посвящены тому, чтобы находить генетические ассоциации.

Приведу пример. Ученые берут группу европейцев, которые болеют сахарным диабетом второго типа, и группу здоровых европейцев. Затем они изучают их гены и пытаются понять, какие мутации отличают группу здоровых от группы больных. Получается некий усредненный „генетический портрет“ больного сахарным диабетом второго типа. И если ваши гены больше похожи на гены больных, чем на гены здоровых, то ваш риск заболеть растет. Но все же это не значит, что вы обязательно заболеете», — объясняет Ирина Жегулина.

Большинство известных генетических ассоциаций повышают риски болезней не слишком сильно. Но есть исключения: например, одна мутация в гене FLG, который отвечает за белок кожи филаггрин, увеличивает риск атопического дерматита в шесть раз, две мутации — аж в 150 раз. А «поломка» в гене BRCA1 повышает риск развития рака молочной железы с 12,4% до 55–65%.

Кто ставит «метки» на генах

«Обычно предрасположенность к болезни — это некий комплекс генетических факторов, которые вместе способны привести к развитию болезни. Часто решающим фактором бывает образ жизни — он может как усугубить генетические риски, так и снизить их.

Есть также эпигенетические изменения — своеобразные „метки“ на генах, которые изменяют их работу. Эпигенетические факторы также будут влиять на риск развития болезни.

Но если с генетикой ученые более или менее разобрались, то в случае с эпигенетикой наука только делает первые шаги в изучении ее механизмов. Почему появляются эти „метки“, как они влияют на генетические предрасположенности, передаются ли они по наследству — все это медикам лишь предстоит выяснить», — рассказывает Ирина Жегулина.

Заподозрить, что в развитии обычного заболевания виновата наследственность, можно при необычных причинах его появления или нетипичном развитии.

«Допустим, к врачу приходит человек 50 лет, у него ожирение, и он мало двигается. Врач обнаруживает сахарный диабет второго типа — скорее всего, причиной болезни стал образ жизни, и генетика ни при чем. С другой стороны, если активный молодой парень со спортивным телосложением пришел к врачу с признаками диабета второго типа, у него может быть MODY-диабет, который обусловлен генетически», — поясняет врач.

Наследственные черты

Цвет глаз, волос, рост, склонность к депрессии, темперамент, стрессоустойчивость — эти и другие признаки и черты характера тоже наследуются лишь в определенной степени. Наследственные признаки, как и большинство болезней, — это не данность, а предрасположенность.

Например, если сделать генетический анализ, можно узнать, что у вас «вероятность голубых глаз — 72%, зеленых — 27% и карих — 1%». Какими при этом глаза окажутся на самом деле, зависит от взаимодействия многих генов. Так что школьные знания, что ген карих глаз — доминантный, а ген голубых — рецессивный, не полны, все гораздо сложнее. И если у голубоглазых родителей появился кареглазый ребенок, это еще не повод подавать на развод [3].

Цвет глаз может определяться не только взаимодействием генов, но и внешними факторами. У северных оленей, например, летом светлые глаза — они хорошо отражают свет во время полярного дня. А зимой глаза становятся синими — это позволяет животным лучше видеть во время полярной ночи. Очевидно, в генах оленей «зашиты» некие инструкции, которые позволяют менять цвет глаз в зависимости от внешних условий, — вот пример причудливого взаимодействия наследственности и среды.

«Сегодня наследственность очевидна лишь по части моногенных заболеваний. Все остальное пока на этапе изучения: ученые создают биологические базы данных, ищут ассоциации между признаками, болезнями и генетическими факторами.

Но пока по большинству вопросов наука не может дать ответ наверняка — наследственность это или нет. Так что и врачи-генетики, глядя на результаты генетических тестов, тоже с осторожностью делают выводы по поводу наследственных заболеваний», — объясняет Ирина Жегулина.

Ложная «наследственность»

Человек с ожирением может сказать: «Лишние килограммы — это у нас семейное». И если взглянуть на его родственников, становится ясно, почему он так говорит: мама, папа, тетя и дедушка — все полные. Но стоит ли сразу винить плохую наследственность?

Возможно, все дело в образе жизни, который принят в этой семье. Если мама любит готовить картошку со шкварками (а до нее так делала бабушка), родители помогают детям получить справки для освобождения от физкультуры (потому что сами ненавидят спорт), а лучший отдых — лежать на диване, то неудивительно, что у всех членов семьи есть лишний вес.

Хотя и генетика может играть свою роль — например, если в этой семье из поколения в поколение передается мутация гена FTO, которая замедляет чувство насыщения [4]. Тем не менее здоровые пищевые привычки и рациональный выбор продуктов могли бы решить эту проблему. 

«На консультации врач-генетик должен подробно расспросить человека о его семейной истории, привычках. Это поможет отделить реальную наследственность от „унаследованного“ образа жизни», — говорит Ирина Жегулина.

Врач добавляет, что сегодня с помощью генетики (в сочетании с семейным и личным анамнезом) можно лишь более точно оценить индивидуальные риски человека. Но сказать наверняка, заболеет он или нет, в большинстве случаев невозможно.