Знание-сила, 2005 № 12 (942) - [5]
Существуют и более выразительные примеры влияния генов Х-хромосомы на развитие и работу мозга. Один из них связан с так называемым синдромом Ретта. Он поражает девочек примерно в годовалом возрасте. Они перестают говорить и не могут ничего удержать в руках. Их руки непрестанно движутся, как будто они их моют. Всего несколько лет назад никто не знал, что вызывает эту болезнь. Лишь в 1999 году, после 10-летних поисков, Худа Зогби и ее аспирантка Рут Амир нашли тот ген, мутация которого вызывает заболевание. Оказалось, что этот злополучный ген инструктирует все клетки тела производить белок МеСР2. Если ген нормален, его белок в определенный момент развития мозга выключает из работы несколько других генов, и тогда мозг ребенка развивается нормально. Если же ген поражен мутацией, своевременное выключение не происходит. Мозг, пропустивший этот момент, начинает развиваться неправильно. Так возникает синдром Ретта.
Так изменялись предки человека.Чем ближе к современности, тем больше объем черепа и меньше размер челюсти. Также человек значительно подрос: со 120 см у австралопитека до 180 в наше время
Ген МеСР2, как выяснилось, находится на женской половой хромосоме X. Поскольку у женщин этих хромосом две, одна из них на 75 процентов заблокирована, чтобы избежать излишней активности находящихся на ней генов. У мужчин же только одна Х-хромосома, другая половая хромосома у них — Y, поэтому работают все гены Х-хромосомы. Если ген МеСР2 на этой хромосоме мутировал, это чаше всего кончается смертью эмбриона: мутация делает его нежизнеспособным. Поэтому у мужчин синдром Ретта практически не встречается. Но у женщин Х-хромосом две, и чаше всего мутация затрагивает ген только на одной из них, а ген на второй хромосоме остается здоровым. Однако, как мы сказали, одна из этих двух хромосом обязательно «выключается», причем в каждой клетке — своя, по закону случая. Теперь все зависит от этого случая. Если окажется, что в 80 процентов всех клеток организма выключена хромосома со здоровым геном, а работает та, в которой ген мутировал, у девочки уже в годовалом возрасте возникнет тяжелейший синдром Ретта. Если процент клеток с активным мутировавшим геном окажется меньше, тяжесть заболевания будет тоже меньше. Если их будет не больше 20 процентов, девочка останется практически здоровой. Поскольку инактивация второй Х-хромосомы происходит у девочки в эмбриональной фазе, их судьба предопределяется этим случайным распределением уже в зародыше. К счастью, опыты на мышах показали, что болезнь вызывается не самой порчей гена, а недостачей здорового белка в мозгу, и поэтому можно надеяться, что синдром Ретта удастся со временем предотвратить, вводя в мозг нужное количество белка.
Но ген МеСР2 — лишь один из генов Х-хромосомы. Как мы говорили, полная ее расшифровка показала, что более трети ее генов, около 300, связаны с разными болезнями, причем около 100 из этих генов — с нейрологическими заболеваниями. И если повреждение каждого из этих генов влечет какое-то повреждение работы мозга, можно думать, что в норме все эти гены, видимо, как-то связаны с его нормальной работой. Иными словами, порядка 100 генов Х-хромосомы (почти 10 процентов всех ее генов!) кодируют такие белки, которые, по всей видимости, выполняют функции, важные для нормального развития и работы мозга.
Подтверждения их важной роли в высшей нервной деятельности человека были получены и в работах совсем другого рода. Так, недавно британский биолог Крэйг закончил исследование 2000 пар близнецов, как девочек, так и мальчиков; он изучал степень разнообразия их умственных способностей и социального поведения. Если эти свойства связаны с X- хромосомой, то следовало ожидать большего разнообразия в парах девочек, потому что у них работают 100 процентов генов одной Х-хромосомы и еще 25 процентов генов второй, «выключенной». У мальчиков же работают только 100 процентов генов их единственной Х-хромосомы. Оказалось, что эти характеристики действительно более разнообразны у девочек, то есть распределены именно так, как должно быть в случае их тесной связи с генами Х-хромосомы.
Многочисленность всех этих фактов побудила некоторых биологов выдвинуть радикальное предположение, согласно которому взятые вместе все эти гены Х-хромосомы образуют некий «Х-фактор» и именно он обуславливает уникальность человеческого мозга или, проще говоря, что пресловутые «гены очеловечивания» следует искать на Х-хромосоме.
Одним из возможных кандидатов на эту роль называют ген, открытый в 2004 году швейцарскими исследователями Кессманом и Бурки. Белок этого гена, называемый GLIJD2, управляет процессом разложения образующегося в мозгу нейромедиатора глютамата (нейромедиаторы — это различные вещества, участвующие в передаче нервных сигналов). Такой ген есть также у других приматов, но его нет у мартышек, и, видимо, он появился у предков человека после их отделения от мартышек. Но известно, что именно после отделения у этих общих предков человека и обезьян череп и мозги начали быстро увеличиваться. Следуя элементарному (но далеко не всегда правильному) рассуждению — «после этого значит вследствие этого», — Кесманн и Бурки предположили, что это явление — увеличение мозга (приведшее в конце концов, по их мнению, к «очеловечиванию») — было вызвано как раз появлением и последующей эволюцией их «глютаматового» гена. Им удалось доказать, что он появился благодаря удачной случайности. На Х-хромосоме уже был его предшественник в виде гена GLUD1 (он существует у человека и сейчас), и однажды в процессе образования на нем молекулярной копии, несущей в себе инструкцию по изготовлению соответствующего белка, одна из этих молекул-инструкций случайно не отправилась по назначению в клетку, а встроилась обратно в цепь ДНК в виде нового гена (случай так называемой ретротранспозиции). При этом встроилась она вблизи участка Х-хромосомы, уже связанного с работой мозга. Поэтому новый ген «автоматически» приобрел такую же специфичность. Затем он несколько раз менялся, так что его белок GLUD2 приобрел способность разлагать глютамат. «И вот так появление этого гена, — пишут авторы. — подготовило почву для последующего появления человека с его большим черепом и мозгом».
