Gen setindeki değişim. Kromozom bozuklukları
Kombinatif değişkenlik
Doğası gereği kalıtsaldır ve genotipteki genlerin rekombinasyonundan kaynaklanır. Bu, genlerdeki değişikliklerle değil, bunların kombinasyonuyla ilişkilidir! Gen kombinasyonları, değişen çevre koşullarında hayatta kalma oranının artmasına katkıda bulunur.
Döllenme sırasında gametlerin rastgele birleşimi
Mayoz 1'in profazında geçiş sırasında homolog kromozom bölgelerinin değişimi
Mayoz 1'in anafazında farklı kromozom çiftlerinin bağımsız olarak ayrılması, genetik olarak çeşitli gametlerin oluşumuna yol açar
Mutasyon değişkenliği
Mutasyonlar, genotipte dış veya dış faktörlerin etkisi altında meydana gelen ani, ani ve kalıcı değişikliklerdir. iç ortam, miras alınır. Moleküler düzeyde bu, NK replikasyonu sırasında devam eden DNA'daki bir değişikliktir. Mutajenez, mutasyon oluşumu sürecidir. Mutajenik faktörler, doğası gereği mutasyonlara neden olur.
- fiziksel mutajenler: radyasyon a, b, gama, UV, sıcaklık, nem,
- kimyasal mutajenler: organik ve inorganik, narkotik maddeler, doğal bileşiklerin (kömür, petrol) endüstriyel işlenmesinden elde edilen ürünler, daha önce doğada bulunmayan sentetik maddeler (pestisitler, böcek ilaçları, herbisitler), gıda koruyucuları, ilaçlar. Penetrasyon yetenekleri yüksektir, gen mutasyonlarına neden olurlar ve DNA replikasyonu sırasında etki gösterirler.
Mutasyonların oluşma koşullarına göre sınıflandırılması
Spontane olanlar görünürde bir neden yokken ortaya çıkar veya nedenleri bilinmemektedir.
Uyarılmış olanlar maruz kalmanın bir sonucu olarak ortaya çıkar.
Mutasyonların hücredeki lokalizasyona göre sınıflandırılması
Nükleer - hücre çekirdeğindeki mutasyonlar
Sitoplazmik - mitokondri ve plastidlerdeki mutasyonlar.
Mutasyonların kalıtım olasılığına göre sınıflandırılması
Üretken olanlar germ hücrelerinde ortaya çıkar ve cinsel üreme sırasında kalıtılır.
Somatik olanlar ortaya çıkar somatik hücreler vejetatif çoğalma yoluyla miras alınır
Mutasyonların yaşam yeteneği ve doğurganlık üzerindeki etki derecesine göre sınıflandırılması
Steril doğurganlığı etkiler
Ölümcül ölüme yol açan
Yarı öldürücü canlılığı azaltır
Nötr canlılığı etkilemez
Olumlu olanlar canlılığı artırır
Genetik materyaldeki hasar düzeyine göre sınıflandırma:
Genetik – gen değişimi
Kromozomal - bir kromozomun yapısındaki değişiklikler,
Genomik – genomdaki değişiklikler
Noktalar bir gendeki DNA'nın nükleotid yapısında değişikliklere yol açar. Bazlar değiştirildiğinde gen yapısındaki değişiklikler 2 tiptedir: yanlışlık Amino asit ikamesi ile mutasyonlar, anlamsız UAA, UAG, UGA terminal kodonlarının oluşumu ile.
- çerçeve kaymasını okuma birden fazla nükleotid eklendiğinde veya silindiğinde meydana gelir. Bunun sonucunda mRNA'nın kodonlara parçalanması değişir, bu da sentezlenen protein molekülündeki amino asit dizisinin değişmesi veya sentezin erken bitmesi anlamına gelir.
- geçiş - bir pürin bazının başka bir pürinle ve bir pirimidinin başka bir pirimidin ile değiştirilmesi: A<-->G ve C<-->T.
- dönüşüm - pürinin pirimidin ile değiştirilmesi ve bunun tersi.
Kromozomal mutasyonlar
Aberasyonlar, bütünlüklerinin ihlali nedeniyle kromozomların yapısında meydana gelen değişikliklerdir: gen yeniden düzenlemelerinin eşlik ettiği kırılmalar, kromozom içi/kromozomlar arası mutasyonlara yol açar.
- silme - kromozom bölümünün kaybı: AEF. İnsanlarda 5. kromozomun kısa kolunun silinmesine kedi ağlama sendromu denir.
- çoğaltma - kromozom bölgesinin iki katına çıkması: ABCDCD, halihazırda genomda bulunanla aynı ek kalıtsal materyalin ortaya çıkması.
Gen seti değiştiğinden ve bazı kromozomların monozomisi gözlendiğinden, silme ve çoğaltma her zaman fenotipik olarak kendini gösterir.
- ters çevirme – bireysel kromozom bölümlerinin 180* döndürülmesi. ABCDEF -----> AEDCBF
- translokasyon – Bir kromozomun ayrı bir bölümünün aynı veya başka bir kromozom üzerinde başka bir yere aktarılması: ABCKLM. Aynı zamanda gen sayısı değişmez !!! 21. kromozom kolunun 13, 14, 15'e taşınması Down sendromunun gelişmesine yol açar.
Genetik materyalde herhangi bir değişiklik olmazsa ve genomdaki genlerin genel dengesi korunursa, inversiyonlar ve translokasyonlar kendilerini fenotipik olarak göstermeyebilir. Ancak homolog kromozomların konjugasyonu daha zor hale gelir ve bu da yavru hücreler arasındaki genetik materyalin bozulmasına neden olabilir.
Genomik mutasyonlar
Kromozom sayısındaki bir değişiklikle ilişkili olup, bir, birkaç veya tam kromozom setinin eklenmesine veya kaybına yol açar.
genom- haploid bir kromozom setinin bir dizi gen. Kural olarak germ hücrelerinde bulunur.
- poliploidi - Hücrelerdeki kromozom sayısında çoklu haploid artış. Genellikle bitki ıslahında kullanılır ve genellikle verimin artmasına neden olur. Çoğunlukla kapalı tohumlular arasında, daha az sıklıkla açık tohumlular arasında bulunur. Hayvanlar arasında, hermafroditlerde poliploidi bilinmektedir: solucanlar, kabuklular, böcekler, balıklar, semenderler. Memeliler için poliploidi öldürücüdür.
- haploidi - Kromozom sayısında çoklu haploid azalma. Sonuç olarak, hücre tek bir n kromozom seti içerir. Somatik hücrelerde haploid homolog olmayan kromozom setine sahip bir organizma haploiddir. Doğal haploidi, spor oluşturan mantarların, bakterilerin, tek hücreli alglerin ve arı erkek arılarının yaşam döngüsünde meydana gelir. Tekilde bulunan tüm resesif genler ortaya çıktıkça haploidlerin yaşayabilirliği azalır. Memeliler için haploidi öldürücüdür.
- anöploidi - Kromozom sayısında çoklu değişiklik.
Trizomi, karyotipin bir kromozom (2n+1) kadar artmasıdır.
Polisomi, karyotipte birden fazla kromozom artışıdır.
Monozomi, karyotipin bir kromozom (2n-1) kadar azalmasıdır.
Nulizomi - bir çift kromozomun yokluğu öldürücüdür.
İnsan kromozom hastalıkları
Kromozom sayısındaki (genomik mutasyonlar) veya yapılarındaki (kromozomal anormallikler) değişikliklerle ilişkili hastalık grupları. İndirgeme bölünmesi sırasında kromozomların ayrılmaması nedeniyle zigottaki kromozom setinin ihlali ve çeşitli kromozomal anormallikler sonucu ortaya çıkarlar.
triploidi - 3n kromozom setinin ihlali. Yeni doğan çocuklar doğumdan sonraki ilk saatlerde veya günlerde ölürler.
trizomi X kromozomu - XXX. Fenotip, gonadların az gelişmişliği ve hafif derecede zeka geriliği ile karakterize edilen normal bir kadındır.
Klinefelter sendromu - ХХУ, ХХХУ, ХХХХУ, ХУУ, ХУУУ, ХХУУ, ХХХУУ. Erkek fenotipi - az gelişmiş testisler. İçinde dış görünüş Kadınlara özgü dar omuzlar, geniş leğen kemiği, genikomasti ve genital tipe göre yağlanma vardır. Y kromozomundaki polisomi, yüksek büyümeye ve antisosyal davranışlara neden olur.
Shereshevsky-Turner sendromu : X0 kromozom setinin ihlali, insanlarda X kromozomunda geçerli olan tek monozomi. Kadın fenotipi, orantısız vücut yapısı, boyundaki deri kıvrımları, büyüme geriliği, iç genital organların az gelişmiş olması, kısırlık, erken yaşlanma.
Down sendromu : 21. kromozomda trizomi. Kısa boy, küçük yuvarlak kafa, düz ense, düşük kulaklar, eğik gözler, düz köprülü kısa burun, yarı açık ağız, kalın dil, kısa kas tonusu, kısaltılmış parmaklar, çarpık küçük parmaklar, halsiz ve sakar insanlar. Şiddetli zeka geriliği, zayıf gelişmiş konuşma, azaltılmış bağışıklık ve yaşam beklentisi.
Patau sendromu : Kromozom 13'te trizomi. Derin aptallar. Az gelişmiş merkezi sinir sistemi, orta derecede mikrosefali, kornea donukluğu, düşük alın, çökük burun köprüsü, dar göz yuvaları, iki taraflı yarık dudak ve damak, kas-iskelet sistemi ve iç organların gelişimindeki anomaliler. Bir yaşına gelmeden ölürler; sadece birkaçı 3 yaşına kadar hayatta kalır.
Edwards sendromu : 18. kromozomda trizomi. Kafatası ve yüz anomalileri: Fontanel bölgesindeki ön kemiklerin geri çekilmesiyle birlikte dar alın, geniş çıkıntılı oksiput, küçük alt çene ve ağız açıklığı, dar ve kısa palpebral çatlaklar, düşük kulaklar, kısa göğüs kemiği, geniş göğüs, anormal kafatası gelişimi ayak, kalp yapısı ve kan damarlarının patolojileri, sindirim sistemi, beyincik. Çoğu bir yaşına gelmeden ölür.
Biyoloji veya kimya alanında Birleşik Devlet Sınavına hazırlanmak için bir başvuru formu doldurun
Kısa biçim geri bildirim
Bir çocuğun doğumunu beklemek ebeveynler için en güzel ama aynı zamanda en korkutucu zamandır. Birçok kişi bebeğin herhangi bir engelli, fiziksel veya zihinsel engelli doğabileceğinden endişe ediyor.
Bilim yerinde durmuyor; hamileliğin erken evrelerinde bebeği gelişimsel anormallikler açısından kontrol etmek mümkündür. Bu testlerin neredeyse tamamı çocukta her şeyin normal olup olmadığını gösterebilir.
Neden aynı ebeveynler tamamen farklı çocukları (sağlıklı bir çocuk ve engelli bir çocuk) doğurabiliyor? Bu genler tarafından belirlenir. Az gelişmiş bir bebeğin veya fiziksel engelli bir çocuğun doğumu, DNA yapısındaki değişikliklerle ilişkili gen mutasyonlarından etkilenir. Bu konuyu daha detaylı konuşalım. Bunun nasıl gerçekleştiğine, hangi gen mutasyonlarının olduğuna ve nedenlerine bakalım.
Mutasyonlar nelerdir?
Mutasyonlar hücre DNA yapısında meydana gelen fizyolojik ve biyolojik değişikliklerdir. Nedeni radyasyon (hamilelik sırasında yaralanma ve kırık kontrolü için röntgen çekilemez), ultraviyole ışınlar (hamilelik sırasında uzun süre güneşe maruz kalmak veya ultraviyole ışık lambaları açık olan bir odada bulunmak) olabilir. Ayrıca bu tür mutasyonlar atalardan miras alınabilir. Hepsi türlere ayrılmıştır.
Kromozomların yapısında veya sayılarında değişiklik olan gen mutasyonları
Kromozomların yapısının ve sayısının değiştiği mutasyonlardır. Kromozomal bölgeler düşebilir veya iki katına çıkabilir, homolog olmayan bir bölgeye geçebilir veya normdan yüz seksen derece dönebilir.
Böyle bir mutasyonun ortaya çıkmasının nedenleri, geçişin ihlalidir.
Gen mutasyonları, kromozomların yapısındaki veya sayısındaki değişikliklerle ilişkilidir ve bebekte ciddi rahatsızlıklara ve hastalıklara neden olur. Bu tür hastalıklar tedavi edilemez.
Kromozomal mutasyon türleri
Toplamda iki tür ana kromozomal mutasyon vardır: sayısal ve yapısal. Anöploidi, bir tür kromozom sayısıdır, yani gen mutasyonlarının kromozom sayısındaki bir değişiklikle ilişkili olduğu zamandır. Bu, bunlardan bir veya daha fazlasının ortaya çıkması veya herhangi birinin kaybıdır.
Gen mutasyonları, kromozomlar kırıldığında ve daha sonra yeniden birleştiğinde, normal konfigürasyonu bozan yapıdaki değişikliklerle ilişkilidir.
Sayısal kromozom türleri
Mutasyonlar kromozom sayısına göre anöploidilere yani türlerine ayrılır. Ana olanlara bakalım ve farkı bulalım.
- trizomi
Trizomi, karyotipte fazladan bir kromozomun bulunmasıdır. En yaygın olay yirmi birinci kromozomun ortaya çıkmasıdır. Down sendromuna veya bu hastalığa aynı zamanda denildiği gibi yirmi birinci kromozomun trizomisine neden olur.
Patau sendromu on üçüncü kromozomda tespit edilir ve on sekizinci kromozomda teşhis edilir. Bunların hepsi otozomal trizomilerdir. Diğer trizomiler yaşayamaz; rahimde ölürler ve spontan düşükler sırasında kaybolurlar. Ek cinsiyet kromozomları (X, Y) geliştiren bireyler yaşayabilir. Bu tür mutasyonların klinik belirtileri çok önemsizdir.
Sayıdaki değişikliklerle ilişkili gen mutasyonları belirli nedenlerle ortaya çıkar. Trizomi çoğunlukla anafazdaki ayrışma sırasında (mayoz 1) ortaya çıkabilir. Bu tutarsızlığın sonucu, her iki kromozomun da iki yavru hücreden yalnızca birinde kalması, ikincisinin boş kalmasıdır.
Daha az yaygın olarak kromozom ayrışmaması meydana gelebilir. Bu olaya kardeş kromatidlerin farklılaşmasındaki bozukluk denir. Mayoz 2'de meydana gelir. Bu tam olarak iki tamamen aynı kromozomun bir gamete yerleşerek trizomik bir zigota neden olduğu durumdur. Döllenmiş bir yumurtanın bölünme sürecinin erken aşamalarında ayrılmama meydana gelir. Böylece, geniş veya geniş bir alanı kapsayabilen bir mutant hücre klonu ortaya çıkar. daha küçük bir kısım kumaşlar. Bazen klinik olarak kendini gösterir.
Pek çok kişi yirmi birinci kromozomu hamile bir kadının yaşıyla ilişkilendirir, ancak bu faktör bugüne kadar kesin olarak doğrulanmamıştır. Kromozomların ayrılmamasının nedenleri hala bilinmiyor.
- monozomi
Monozomi herhangi bir otozomun bulunmamasıdır. Bu gerçekleşirse, çoğu durumda fetüs terme taşınamaz ve erken aşamalarda erken doğum meydana gelir. Bunun istisnası yirmi birinci kromozomdan kaynaklanan monozomidir. Monozominin ortaya çıkmasının nedeni, kromozomun ayrılmaması veya anafazda hücreye giderken bir kromozomun kaybı olabilir.
Cinsiyet kromozomlarında monozomi, XO karyotipli bir fetüsün oluşumuna yol açar. Bu karyotipin klinik belirtisi Turner sendromudur. Yüz vakanın yüzde sekseninde, X kromozomunda monozomi görünümü, çocuğun babasının mayoz bölünmesinin ihlali nedeniyle ortaya çıkar. Bunun nedeni X ve Y kromozomlarının ayrılmamasıdır. Temel olarak, XO karyotipine sahip bir fetüs rahimde ölür.
Cinsiyet kromozomlarına göre trizomi üç tipe ayrılır: 47 XXY, 47 XXX, 47 XYY. trizomi 47 XXY'dir. Böyle bir karyotiple çocuk sahibi olma şansı yüzde ellidir. Bu sendromun nedeni X kromozomlarının ayrılmaması veya X ve Y spermatogenezinin ayrılmaması olabilir. İkinci ve üçüncü karyotipler bin hamile kadından yalnızca birinde ortaya çıkabilir; pratikte görünmezler ve çoğu durumda uzmanlar tarafından tamamen tesadüfen keşfedilir.
- poliploidi
Bunlar haploid kromozom setindeki değişikliklerle ilişkili gen mutasyonlarıdır. Bu setler üçlü veya dörtlü olabilir. Triploidi çoğunlukla spontan düşük meydana geldikten sonra teşhis edilir. Annenin böyle bir bebeği taşımayı başardığı birkaç vaka vardı, ancak hepsi bir aylık olmadan öldü. Triplodia durumunda gen mutasyonlarının mekanizmaları, dişi veya erkek germ hücrelerinin tüm kromozom setlerinin tamamen farklılaşması ve farklılaşmaması ile belirlenir. Bir yumurtanın çifte döllenmesi de bir mekanizma görevi görebilir. Bu durumda plasentanın dejenerasyonu meydana gelir. Bu dejenerasyona hidatidiform mol denir. Kural olarak, bu tür değişiklikler bebeğin zihinsel ve zihinsel gelişiminin gelişmesine yol açar. fizyolojik bozukluklar, hamileliğin sonlandırılması.
Hangi gen mutasyonları kromozom yapısındaki değişikliklerle ilişkilidir?
Kromozomlardaki yapısal değişiklikler, kromozom kırılmasının (yıkımının) bir sonucudur. Bunun sonucunda bu kromozomlar birbirine bağlanarak önceki görünümleri bozulur. Bu değişiklikler dengesiz veya dengeli olabilir. Dengeli olanlarda madde fazlalığı veya eksikliği yoktur ve bu nedenle kendini göstermez. Yalnızca kromozom yıkımının olduğu yerde işlevsel açıdan önemli bir genin bulunduğu durumlarda ortaya çıkabilirler. Dengeli bir set dengesiz gametler üretebilir. Sonuç olarak, bir yumurtanın böyle bir gametle döllenmesi, dengesiz bir kromozom setine sahip bir fetüsün ortaya çıkmasına neden olabilir. Böyle bir setle fetüste bir takım gelişimsel kusurlar meydana gelir ve ciddi patoloji türleri ortaya çıkar.
Yapısal değişiklik türleri
Gen mutasyonları gamet oluşumu düzeyinde meydana gelir. Bu sürecin gerçekleşip gerçekleşmeyeceğini önceden bilmek mümkün olmadığı gibi, önlemek de mümkün değildir. Birkaç tür yapısal değişiklik vardır.
- silmeler
Bu değişiklik kromozomun bir kısmının kaybından kaynaklanmaktadır. Böyle bir kırılmanın ardından kromozom kısalır ve kopan kısmı daha sonraki hücre bölünmesi sırasında kaybolur. Geçişli silmeler, bir kromozomun aynı anda birden fazla yerden kırılmasıdır. Bu tür kromozomlar genellikle yaşayamayan bir fetüs yaratır. Ancak bebeklerin hayatta kaldığı, ancak bu kromozom seti nedeniyle Wolf-Hirschhorn sendromuna, yani "kedi çığlığı"na yakalandığı durumlar da vardır.
- kopyalar
Bu gen mutasyonları çift DNA bölümlerinin organizasyonu düzeyinde meydana gelir. Genel olarak çoğaltma, silme gibi patolojilere neden olamaz.
- translokasyonlar
Translokasyon, genetik materyalin bir kromozomdan diğerine aktarılması nedeniyle oluşur. Birkaç kromozomda aynı anda bir kırılma meydana gelirse ve bunlar segment değiştirirse, bu durum karşılıklı translokasyonun nedeni olur. Böyle bir translokasyonun karyotipi yalnızca kırk altı kromozoma sahiptir. Translokasyonun kendisi yalnızca kromozomun ayrıntılı analizi ve incelenmesiyle ortaya çıkar.
Nükleotid dizisindeki değişiklik
Gen mutasyonları, DNA'nın belirli bölümlerinin yapılarındaki değişikliklerle ifade edildiklerinde nükleotid dizisindeki değişikliklerle ilişkilidir. Sonuçlara göre, bu tür mutasyonlar okuma çerçevesi kayması olmayan ve kaymalı olmak üzere iki türe ayrılır. DNA bölümlerindeki değişikliklerin nedenlerini tam olarak bilmek için her türü ayrı ayrı ele almanız gerekir.
Çerçeve kayması olmadan mutasyon
Bu gen mutasyonları, DNA yapısındaki nükleotid çiftlerinin değişiklikleri ve yer değiştirmeleriyle ilişkilidir. Bu tür ikamelerle DNA uzunluğu kaybolmaz, ancak amino asitler kaybolup değiştirilebilir. Protein yapısının korunma olasılığı var, bu hizmet edecektir. Her iki geliştirme seçeneğini de ayrıntılı olarak ele alalım: amino asitlerin değiştirilmesiyle ve değiştirilmeden.
Amino asit ikame mutasyonu
Polipeptitlerdeki bir amino asit kalıntısının değiştirilmesine yanlış mutasyonlar denir. İnsan hemoglobin molekülünde dört zincir vardır - iki "a" (on altıncı kromozomda bulunur) ve iki "b" (on birinci kromozomda kodlanmıştır). "B" normal bir zincirse ve yüz kırk altı amino asit kalıntısı içeriyorsa ve altıncısı glutamin ise, hemoglobin normal olacaktır. Bu durumda glutamik asitin GAA üçlüsü tarafından kodlanması gerekir. Mutasyon nedeniyle GAA'nın yerini GTA alırsa, hemoglobin molekülünde glutamik asit yerine valin oluşur. Böylece normal hemoglobin HbA yerine başka bir hemoglobin HbS ortaya çıkacaktır. Bu nedenle, bir amino asit ve bir nükleotidin değiştirilmesi ciddi bir hastalığa, orak hücreli anemiye neden olacaktır.
Bu hastalık, kırmızı kan hücrelerinin orak şekli almasıyla kendini gösterir. Bu formda oksijeni gerektiği gibi iletemezler. Hücresel düzeyde homozigotlar HbS/HbS formülüne sahipse, bu durum çocuğun ölümüne yol açar. erken çocukluk. Formül HbA/HbS ise kırmızı kan hücreleri zayıf bir değişime sahiptir. Bu kadar zayıf bir değişimin yararlı bir özelliği var: Vücudun sıtmaya karşı direnci. Sibirya'da olduğu gibi sıtmaya yakalanma tehlikesinin olduğu ülkelerde bu değişimin faydalı bir niteliği var.
Amino asit değişimi olmadan mutasyon
Amino asit değişimi olmayan nükleotid yer değiştirmelerine deprem mutasyonları denir. “B” zincirini kodlayan DNA bölümünde GAA'nın GAG ile değiştirilmesi meydana gelirse, fazla olduğundan glutamik asitin değiştirilmesi gerçekleşemez. Zincirin yapısı değişmeyecek, kırmızı kan hücrelerinde herhangi bir değişiklik olmayacak.
Çerçeve kaydırma mutasyonları
Bu tür gen mutasyonları DNA uzunluğundaki değişikliklerle ilişkilidir. Nükleotid çiftlerinin kaybına veya eklenmesine bağlı olarak uzunluk kısalabilir veya uzayabilir. Böylece proteinin tüm yapısı tamamen değişecektir.
İntragenik baskılanma meydana gelebilir. Bu fenomen birbirini telafi eden iki mutasyon olduğunda ortaya çıkar. Bu, bir nükleotid çiftinin kaybından sonra bir nükleotid çiftinin eklendiği andır ve bunun tersi de geçerlidir.
Saçma mutasyonlar
Bu özel bir mutasyon grubudur. Nadiren ortaya çıkar ve durdurma kodonlarının ortaya çıkmasını içerir. Bu, hem nükleotid çiftleri kaybolduğunda hem de eklendiğinde gerçekleşebilir. Durdurma kodonları ortaya çıktığında polipeptit sentezi tamamen durur. Boş aleller bu şekilde oluşturulabilir. Proteinlerin hiçbiri bununla eşleşmeyecek.
Genlerarası baskılama diye bir şey var. Bu, bazı genlerdeki mutasyonların diğerlerindeki mutasyonları baskıladığı bir olgudur.
Hamilelik sırasında değişiklikler tespit edilir mi?
Çoğu durumda kromozom sayısındaki değişikliklerle ilişkili gen mutasyonları belirlenebilir. Fetüsün gelişimsel kusurları ve patolojileri olup olmadığını öğrenmek için hamileliğin ilk haftalarında (on ila on üç hafta arası) tarama yapılır. Bu bir dizi basit muayenedir: parmaktan ve damardan kan alınması, ultrason. Ultrason muayenesi sırasında fetus tüm uzuvların, burnun ve başın parametrelerine göre incelenir. Bu parametreler, normlarla büyük ölçüde tutarsız olduğunda, bebeğin gelişimsel kusurları olduğunu gösterir. Bu teşhis, kan testinin sonuçlarına göre doğrulanır veya reddedilir.
Ayrıca bebeklerinde kalıtsal gen düzeyinde mutasyonlar gelişebilen anne adayları da yakın tıbbi gözetim altındadır. Yani bunlar, akrabalarında Down sendromu, Patau sendromu ve diğer genetik hastalıklar olarak tanımlanan zihinsel veya fiziksel engelli bir çocuğun doğum vakası bulunan kadınlardır.
Biohacker Joshua Zayner, herkesin kendi DNA'sını deneyebileceği ve deneme hakkına sahip olduğu bir dünya yaratmak istiyor.
Sentetik biyologlar ve diğer araştırmacılarla dolu bir odaya Joshua Zayner, "Burada biraz DNA ve bir şırınga var" diyor. İğneyi doldurup cilde batırıyor. "Kas genlerimi değiştirecek ve bana daha fazla kas kütlesi verecek."
Geleneksel bir laboratuvar yerine DIY'de biyoloji deneyleri yapan bir biyohacker olan Zayner, San Francisco'daki SynBioBeta konferansında "CRISPR Kullanarak Kendinizi Genetik Olarak Değiştirmek İçin Adım Adım Bir Kılavuz" başlıklı bir konuşma yaptı; diğer sunumlarda takım elbiseli akademisyenler yer aldı. ve tipik biyoteknoloji girişimlerinin genç CEO'ları. Diğerlerinden farklı olarak konuşmasına DIY genetik mühendisliğinin temellerini açıklayan örnekler ve kitapçıklar dağıtarak başladı.
Biohacker Zayner, SynBioBeta konferansında “CRISPR kullanarak kendinizi genetik olarak değiştirmek için adım adım kılavuz” sunumu yaptı.
Kendinizin genetiğini değiştirmek istiyorsanız, bunun zor olmasına gerek yok. Örnekleri küçük çantalar içinde kalabalığa sunan Zayner, sunuma getirdiği DNA'yı hazırlamanın yaklaşık beş dakika sürdüğünü açıkladı. Test tüpünde, CRISPR olarak bilinen bir gen düzenleme sisteminde DNA'yı belirli bir konumda kılavuz RNA ile hizalanan bir enzim olan Cas9 vardı. Bu örnekte kas büyümesini sınırlayan ve kas kütlesini azaltan bir hormon üreten miyostatin genini kapatmak için tasarlandı. Çin'de yapılan bir araştırmada genleri düzenlenen köpeklerin kas kütlesi iki katına çıktı. Seyircilerden biri denemek isterse tüpü eve götürüp daha sonra uygulayabilirdi. Zeiner, cildinize damlatmanın bile sınırlı da olsa bir etki yaratacağını söyledi.
Zayner doktora derecesine sahiptir. moleküler biyoloji ve biyofizik alanında çalışmış, aynı zamanda NASA'da Mars'ta yaşam için organizmaları değiştirme konusunda bilim insanı olarak çalışmıştır. Ancak diğer organizmaları veya kendinizi düzenlemek için sentetik biyolojinin kullanımının, örneğin bir web sitesi oluşturmak için CMS kullanmak kadar kolay olabileceğine inanıyor.
Genetik mühendisliğinin bazı teknik jargonunu kullanarak, "Doğru genin veya DNA parçasının çalışmasını sağlamak için hangi promoteri kullanmanız gerektiğini bilmenize gerek yok" diyor. “Hangi sonlandırıcıyı kullanacağınızı veya kopyalamanın kökenini bilmek istemezsiniz… DNA'yı programlayan bir mühendisin bunu nasıl yapacağını bilmesi gerekir. Ama bilmeniz gereken tek şey mantarın mor olmasını istiyorum. Daha karmaşık olmasına gerek yok. Bunların hepsi tamamen mümkün; mesele herkesin yapabilmesi için altyapıyı ve platformu oluşturmak.”
Elbette genetik düzenlemeye yönelik uygulama mağazası henüz oluşturulmadı. Ancak çok sayıda biyo-hacker, bazen düşüncesizce kendi üzerlerinde deneyler yapabilecek kadar bilgi sahibi oldu. Örneğin Zayner'in tanıdığı birkaç kişi kendilerine miyostatin enjekte etmeye başladı. “Şu anda oluyor” diyor. "Bütün bunlar son birkaç haftada ortaya çıkmaya başladı." Enjeksiyonların deneycileri iyileştirip iyileştirmediğini veya sorunlara yol açıp açmadığını söylemek için henüz çok erken, ancak bazıları önümüzdeki aylarda sonuçları görmeyi umuyor.
Akademide geçirdiği zamana rağmen Zayner açıkça tipik bir araştırmacı değil ve deneylerin laboratuvarlarla sınırlı olması gerektiği fikrinden kaçınıyor. NASA'dayken diğer biyo-hackerlarla bir e-posta listesi aracılığıyla iletişim kurmaya başladı ve Kendin Yap işi yapmak isteyenlerin sorunlarını öğrendi; tedarikçileri bulmak zordu ve gerekli siparişleri her zaman kendi bilgisi olmayanlara göndermiyorlardı. laboratuvar - 2013 yılında garajlarında veya odalarında çalışmak isteyen insanlara kitler ve aletler göndermek için ODIN (Açık Keşif Enstitüsü ve İskandinav tanrısına saygı) adında bir işletme kurdu. 2015 yılında, muhafazakar ortamlarda çalışmayı sevmediği için NASA'dan ayrılmaya karar verdikten sonra, DIY CRISPR kiti için başarılı bir bağış toplama kampanyası başlattı.
“Bilmeniz gereken tek şey mantarın mor olmasını istediğimdir. Daha zor olmamalı."
2016 yılında MacBook Pro fiyatına, aralarında parlak biyolüminesanslı birayı beslemek için kullanılabilecek bir maya kiti, evde antibiyotik tespit kiti ve eksiksiz bir ev laboratuvarının da bulunduğu 200.000 dolar değerinde ürün sattı. 2017'de satışların ikiye katlanmasını bekliyor. Çoğu kit basittir ve çoğu alıcı muhtemelen bunları kendilerini değiştirmek için kullanmaz (birçok kit okullara gider). Ancak Zayner, daha fazla bilgi edinildikçe insanların daha fazla deney yapacağını da umuyor. alışılmadık şekillerde.
Zayner, yaklaşık bir MacBook Pro fiyatına eksiksiz bir ev biyohack laboratuvarı satıyor.
DNA'nızı değiştirirseniz, bir değişiklik olup olmadığını görmek için genomunuzun dizilenmesini sağlayabilirsiniz. Ancak bir garaj deneyi geleneksel yöntemler kadar fazla bilgi sağlayamayabilir. Harvard Tıp Fakültesi'nde genetik profesörü olan (aynı zamanda Zayner'in şirketine danışmanlık da yapan) George Church, "DNA'yı değiştirdiğinizi kanıtlayabilirsiniz, ancak bu onun güvenli veya etkili olduğu anlamına gelmez" diyor. biyoloji yüzyılında biyolojik olarak okuryazar bir halkın durumu). “Tek yaptığı sana doğru işi yaptığını söylemek ama aynı zamanda başka bir şeyi değiştirdiğin için bu tehlikeli olabilir. Yeterince hücrenin değiştirilmemesi nedeniyle etkisiz olabilir ya da çok geç olabilir ve hasar zaten oluşmuş olabilir." Örneğin bir bebek mikrosefali ile doğarsa, vücudundaki genlerdeki değişim muhtemelen beynini etkilemeyecektir.
img
"CRISPR sayesinde biyoloji ve genetik hakkında çok şey öğrendiğimiz inanılmaz bir zamanda yaşıyoruz, ancak insan hücrelerini CRISPR ile düzenlemenin güvenliği hakkında hâlâ bilmediğimiz çok şey var."
Modifiye edilmiş DNA'yı kendine enjekte etmek isteyen herkes, bilinçli bir karar vermek için neler olabileceğine dair yeterli veri (ya da belki de herhangi bir gerçek veri) olmadan risk alıyor demektir. Bu muhtemelen söylemeye gerek yok: bunu evde denemeyin. Alex Marson, "CRISPR sayesinde biyoloji ve genetik hakkında çok şey öğrendiğimiz inanılmaz bir zamanda yaşıyoruz, ancak insan hücrelerini CRISPR ile düzenlemenin güvenliği hakkında hala bilmediğimiz çok şey var" diyor. San Francisco'daki California Üniversitesi'nde mikrobiyoloji ve immünoloji alanında araştırmacı ve CRISPR uzmanı. "Her durumda titiz ve doğrulanmış güvenlik testlerinden geçmesi ve sorumlu bir şekilde yapılması hayati önem taşıyor."
Almanya'da biyo-hackleme artık yasa dışı ve lisanslı bir laboratuvarın dışında deney yapan kişi 50.000 Euro para cezası veya üç yıl hapis cezasıyla karşı karşıya kalabiliyor. Dünya Anti-Doping Ajansı artık sporcularda her türlü gen düzenlemeyi yasaklıyor. Bununla birlikte, biyolojik saldırı henüz Amerika Birleşik Devletleri'nde düzenlenmemiştir. Ve Zayner bunu yapması gerektiğini hiç düşünmüyor; insanların sentetik biyolojiyi nasıl kullanacaklarını öğrenmeleriyle ilgili kaygıları 1980'lerin başlarında bilgisayar kullanmayı öğrenmeyle ilgili kaygılarla karşılaştırıyor. (Ted Koppel'in Steve Jobs'a insanların bilgisayarlar tarafından kontrol edilmesi tehlikesinin olup olmadığını sorduğu 1981 tarihli bir röportajdan alıntı yapıyor.) Zayner mümkün olduğu kadar yardım etmeye devam etmeyi umuyor. Daha insanlar daha fazla “DNA okuryazarı” oluyor.
“İnsanların genetik olarak kendilerini değiştirdiği bir dünyada yaşamak istiyorum. Bilim kurgu dizilerinde gördüğümüz tüm bu harika şeylerin gerçek olduğu bir dünyada yaşamak istiyorum. Belki deliyim ve aptalım... ama bunun gerçekten mümkün olduğunu düşünüyorum."
Bu yüzden bir konferansta kalabalığın önünde kendine iğne yaptı. "İnsanların CRISPR kullanmanın uygun olup olmadığı, genetik olarak kendinizi değiştirmenin uygun olup olmadığı konusunda tartışmayı bırakmalarını istiyorum" diyor. “Artık çok geç: Seçimi senin için yaptım. Tartışma bitti. Devam edelim. İnsanlara yardım etmek için genetik mühendisliğini kullanalım. Veya onlara mor ten verin."
Chicago Üniversitesi mezunu Dr. Josiah Zayner, CRISPR tekniğini kullanarak genomunuzu evde düzenlemenize olanak tanıyan bir dizi araç ve malzeme oluşturdu. Bilim adamına göre, ucuz kit, günümüzde DNA müdahalesinin öngörülemeyen sonuçları olan bir sanat değil, yaygın bir zanaat olduğunu gösteriyor. Bilim adamının kendisi bu fikri kolayca gösteriyor: Dairesinde, mutfakta kendi kiti kullanılarak oluşturulan, genetiği değiştirilmiş bakteriler içeren çok sayıda Petri kabı var.
Biyolog Josiah Zayner, biyolojik bilimin en ileri teknolojilerini popüler hale getirmek için yeni bir yaklaşım sunuyor
Genom düzenleme aracı CRISPR üç yıl önce icat edildi ve DNA'yı kurcalamanın basit, hızlı ve kesin bir yoludur. Ancak şimdiye kadar CRISPR yalnızca uzman laboratuvarlardaki kalifiye uzmanlar tarafından kullanılıyordu.
CRISPR tekniği genomu mutfakta bile düzenlemenize olanak tanır
Josiah Zayner, genomik müdahale için basitleştirilmiş ve erişilebilir bir dizi CRISPR aracını pazara sunan ilk kişi oldu. Bu provokatif bir girişim, çünkü günümüzde toplumun yaşam tarzı ve düşünce biçimi büyük ölçüde terörizm tarafından şekillendiriliyor. Sonuç olarak, evde bakterilerin genetik modifikasyonu çoğu durumda biyoteröristlere yönelik öldürücü türlerin gelişmesiyle ilişkilidir.
Bilim adamları ayrıca, profesyonel olmayan kişilerin yanlışlıkla antibiyotiklere dirençli mikroorganizmaların süper türlerini yaratabileceğinden de korkuyor. Bu tür bakteri ve mantarlar insanlara zararsız olsalar bile çevrede öngörülemeyen değişikliklere neden olabilirler.
Kitteki gen modifikasyonları güvenlidir ve mikroorganizmaların renkleri gibi dış parametrelerinde yalnızca küçük değişikliklere izin verir.
Ancak Zayner'e göre kitinde yalnızca zorlu dış ortamda hayatta kalamayan ve uzun süre yaşayamayan zararsız bakteri ve mayalar bulunuyor. Kitin araçları kullanılarak yapılan genetik modifikasyon, renk veya koku gibi özelliklerinde yalnızca küçük değişikliklere izin verir.
Genetik mühendisliğinde ev deneyleri için bir kitin maliyeti 120 dolar
Josiah Zayner, birçok yetenekli ve meraklı insanı işe almanın biyolojide büyük bir fark yaratabileceğine inanıyor. Genetik mühendisliğine olan ilgi bilim açısından çok büyük bir değer taşıyor; bu nedenle Zayner'in ucuz kiti, biyoloji tarihinde birçok pahalı, son teknoloji laboratuvardan çok daha büyük bir rol oynayabilir.
Kitlesel fonlamanın Zainer'in projesine 55 bin dolardan fazla kazandırdığını belirtmek gerekir ki bu, evde gen düzenleme kiti geliştiricisinin planladığı miktardan %333 daha fazladır.
Gen mutasyonları bir genin yapısındaki değişikliklerdir. Bu, nükleotid dizisindeki bir değişikliktir: silme, ekleme, ikame vb. Örneğin, a'nın t ile değiştirilmesi Nedenleri - DNA'nın ikiye katlanması (çoğaltma) sırasındaki ihlaller
Gen mutasyonları, DNA yapısında ışık mikroskobunda görülemeyen moleküler değişikliklerdir. Gen mutasyonları, lokasyonuna ve canlılık üzerindeki etkisine bakılmaksızın, DNA'nın moleküler yapısındaki her türlü değişikliği içerir. Bazı mutasyonların karşılık gelen proteinin yapısı veya işlevi üzerinde hiçbir etkisi yoktur. Gen mutasyonlarının bir başka (büyük) kısmı, doğal işlevini yerine getiremeyen kusurlu bir proteinin sentezine yol açar. Çoğu kalıtsal patoloji formunun gelişimini belirleyen gen mutasyonlarıdır.
İnsanlarda en yaygın monogenik hastalıklar şunlardır: kistik fibroz, hemokromatoz, adrenogenital sendrom, fenilketonüri, nörofibromatozis, Duchenne-Becker miyopatileri ve bir dizi başka hastalık. Klinik olarak vücutta metabolik bozuklukların (metabolizma) belirtileri olarak kendilerini gösterirler. Mutasyon şu şekilde olabilir:
1) bir kodondaki bir bazın değiştirilmesinde buna denir yanlış mutasyon(İngilizce'den, yanlış - yanlış, yanlış + lat. sensus - anlam) - bir genin kodlama kısmındaki bir nükleotidin değiştirilmesi, polipeptitteki bir amino asidin değiştirilmesine yol açar;
2) kodonlarda bilgi okumanın durmasına yol açacak böyle bir değişiklikte buna sözde saçma mutasyon(Latince olmayan - hayır + sensus - anlam) - bir genin kodlama kısmındaki bir nükleotidin değiştirilmesi, bir sonlandırıcı kodonun (durdurma kodonu) oluşumuna ve çevirinin durmasına yol açar;
3) bilgi okumanın ihlali, okuma çerçevesindeki bir değişiklik, adı verilen çerçeve değiştirme(İngilizce çerçeveden - çerçeve + kaydırma: - kaydırma, hareket), DNA'daki moleküler değişiklikler, polipeptit zincirinin çevirisi sırasında üçlü değişikliklere yol açtığında.
Diğer gen mutasyon türleri de bilinmektedir. Moleküler değişikliklerin türüne bağlı olarak şunlar vardır:
bölüm(Latince silme - yıkımdan), boyutu bir nükleotidden bir gene kadar değişen bir DNA segmenti kaybolduğunda;
kopyalar(Latince kopyadan - ikiye katlama), yani. bir DNA bölümünün bir nükleotidden tüm genlere çoğaltılması veya çoğaltılması;
ters çevirmeler(Latince inversio'dan - ters çevirmek), yani. boyutu iki nükleotidden birkaç gen içeren bir fragmana kadar değişen bir DNA segmentinin 180° dönmesi;
eklemeler(Latince insertio'dan - ek), yani. Boyutları bir nükleotidden bütün bir gene kadar değişen DNA parçalarının yerleştirilmesi.
Bir ila birkaç nükleotidi etkileyen moleküler değişiklikler, nokta mutasyon olarak kabul edilir.
Bir gen mutasyonunun temel ve ayırt edici özelliği, 1) genetik bilgide değişikliğe yol açması, 2) nesilden nesile aktarılabilmesidir.
Gen mutasyonlarının belirli bir kısmı fenotipte herhangi bir değişikliğe yol açmadığından nötr mutasyonlar olarak sınıflandırılabilir. Örneğin dejenerasyon nedeniyle genetik kod Aynı amino asit, yalnızca bir bazda farklılık gösteren iki üçlü tarafından kodlanabilir. Öte yandan, aynı gen birkaç farklı duruma dönüşebilir (mutasyona uğrayabilir).
Örneğin AB0 sisteminin kan grubunu kontrol eden gen. üç alel vardır: 0, A ve B, bunların kombinasyonları 4 kan grubunu belirler. ABO kan grubu normal insan özelliklerindeki genetik çeşitliliğin klasik bir örneğidir.
Çoğu kalıtsal patoloji formunun gelişimini belirleyen gen mutasyonlarıdır. Bu tür mutasyonların neden olduğu hastalıklara genetik veya monogenik hastalıklar, yani gelişimi bir genin mutasyonuyla belirlenen hastalıklar denir.
Genomik ve kromozomal mutasyonlar
Genomik ve kromozomal mutasyonlar kromozomal hastalıkların nedenleridir. Genomik mutasyonlar, anöploidileri ve yapısal olarak değişmemiş kromozomların ploidisindeki değişiklikleri içerir. Sitogenetik yöntemlerle tespit edilir.
Anöploidi- haploid setin katı değil (2n + 1, 2n - 1, vb.) diploid setteki kromozom sayısında bir değişiklik (azalma - monozomi, artış - trizomi).
Poliploidi- haploid olanın katı olan kromozom setlerinin sayısında bir artış (3n, 4n, 5n, vb.).
İnsanlarda poliploidi ve çoğu anöploidi ölümcül mutasyonlardır.
En yaygın genomik mutasyonlar şunları içerir:
trizomi- karyotipte üç homolog kromozomun varlığı (örneğin, Down sendromunda 21. çiftte, Edwards sendromunda 18. çiftte, Patau sendromunda 13. çiftte; cinsiyet kromozomlarında: XXX, XXY, XYY);
monozomi- İki homolog kromozomdan yalnızca birinin varlığı. Herhangi bir otozom için monozomi ile embriyonun normal gelişimi imkansızdır. İnsanlarda yaşamla uyumlu tek monozomi olan X kromozomundaki monozomi, Shereshevsky-Turner sendromuna yol açmaktadır (45, X0).
Anöploidiye yol açan neden, germ hücrelerinin oluşumu sırasında hücre bölünmesi sırasında kromozomların ayrılmaması veya homolog kromozomlardan birinin direğe hareket sırasında diğer tüm homolog olmayan kromozomların gerisinde kalabileceği anafaz gecikmesi sonucu kromozom kaybıdır. "Ayrılmama" terimi, mayoz veya mitozda kromozomların veya kromatidlerin ayrılmaması anlamına gelir. Kromozomların kaybı mozaikçiliğe yol açabilir. uploid(normal) hücre çizgisi ve diğeri monosomik.
Kromozom ayrışmaması çoğunlukla mayoz sırasında meydana gelir. Normalde mayoz sırasında bölünen kromozomlar bir arada kalır ve anafaz sırasında hücrenin bir kutbuna doğru hareket eder. Böylece biri ek bir kromozoma sahip, diğeri ise bu kromozoma sahip olmayan iki gamet ortaya çıkar. Normal kromozom setine sahip bir gamet, ekstra kromozomlu bir gamet tarafından döllendiğinde trizomi meydana gelir (yani hücrede üç homolog kromozom vardır); bir kromozomu olmayan bir gamet döllendiğinde, monozomili bir zigot oluşur. Herhangi bir otozomal (cinsiyet dışı) kromozom üzerinde monosomal bir zigot oluşursa, organizmanın gelişimi, gelişimin en erken aşamalarında durur.
Kromozomal mutasyonlar- Bunlar, genellikle ışık mikroskobu altında görülebilen, bireysel kromozomlardaki yapısal değişikliklerdir. Kromozomal mutasyona dahil büyük sayı(onlardan birkaç yüze kadar) genler, bu da normal diploid sette bir değişikliğe yol açar. Kromozomal anormallikler genellikle belirli genlerin DNA dizisini değiştirmese de, genomdaki genlerin kopya sayısındaki değişiklikler, genetik materyalin eksikliği veya fazlalığı nedeniyle genetik dengesizliğe yol açar. İki büyük kromozomal mutasyon grubu vardır: intrakromozomal ve interkromozomal.
İntrakromozomal mutasyonlar, bir kromozom içindeki anormalliklerdir. Bunlar şunları içerir:
—silmeler(Latince silmeden - yıkım) - kromozomun iç veya terminal bölümlerinden birinin kaybı. Bu, embriyogenezin bozulmasına ve çoklu gelişimsel anomalilerin oluşmasına neden olabilir (örneğin, 5p- olarak adlandırılan 5. kromozomun kısa kolu bölgesindeki bölünme, larinksin az gelişmesine, kalp kusurlarına, geriliğe yol açar) zihinsel gelişim). Bu semptom kompleksi "kedi ağlaması" sendromu olarak bilinir, çünkü hasta çocuklarda gırtlaktaki bir anormallik nedeniyle ağlama bir kedinin miyavlamasına benzer;
—ters çevirmeler(Latince inversio'dan - ters çevirme). İki kromozom kırılma noktası sonucunda ortaya çıkan parça 180° döndürülerek orijinal yerine yerleştirilir. Bunun sonucunda sadece genlerin düzeni bozulur;
— kopyalar(Latince duplicatio'dan - ikiye katlama) - bir kromozomun herhangi bir kısmının iki katına çıkması (veya çoğalması) (örneğin, 9. kromozomun kısa kollarından birindeki trizomi, mikrosefali, gecikmiş fiziksel, zihinsel ve entelektüel gelişim dahil olmak üzere birçok kusura neden olur).
En yaygın kromozomal sapmaların kalıpları:
Bölüm: 1 - terminal; 2 - geçiş reklamı. İnversiyonlar: 1 - perisentrik (sentromerin yakalanmasıyla); 2 - parasentrik (bir kromozom kolu içinde)
Kromozomal mutasyonlar veya yeniden düzenleme mutasyonları- homolog olmayan kromozomlar arasında parça değişimi. Bu tür mutasyonlara translokasyonlar denir (Latince tganlardan - için, + lokus - yer). Bu:
İki kromozomun parçalarını değiştirmesi durumunda karşılıklı translokasyon;
Bir kromozomun bir parçası diğerine taşındığında karşılıklı olmayan translokasyon;
- “merkezli” füzyon (Robertsonian translokasyonu) - iki akrosentrik kromozomun sentromer bölgelerinde kısa kolların kaybıyla bağlanması.
Kromatitler sentromerlerden çapraz olarak kırıldığında, "kardeş" kromatitler aynı gen setlerini içeren iki farklı kromozomun "ayna" kolları haline gelir. Bu tür kromozomlara izokromozomlar denir. Hem kromozom içi (delesyonlar, inversiyonlar ve kopyalar) hem de kromozomlar arası (translokasyonlar) sapmalar ve izokromozomlar, mekanik kırılmalar da dahil olmak üzere kromozom yapısındaki fiziksel değişikliklerle ilişkilidir.
Kalıtsal değişkenliğin bir sonucu olarak kalıtsal patoloji
Ortak tür özelliklerinin varlığı, dünyadaki tüm insanları tek bir tür olan Homo sapiens'te birleştirmemize olanak tanır. Yine de kalabalıkta tanıdığımız bir kişinin yüzünü tek bakışta kolaylıkla seçebiliyoruz. yabancılar. İnsanların hem gruplar içindeki (örneğin bir etnik grup içindeki çeşitlilik) hem de gruplar arasındaki aşırı çeşitliliği genetik farklılıklarından kaynaklanmaktadır. Şu anda tüm tür içi varyasyonun, doğal seçilim tarafından ortaya çıkan ve sürdürülen farklı genotiplerden kaynaklandığına inanılmaktadır.
Haploid insan genomunun 3.3x10 9 çift nükleotid kalıntısı içerdiği bilinmektedir, bu da teorik olarak 6-10 milyona kadar gene izin verir. Ancak veriler modern araştırma insan genomunun yaklaşık 30-40 bin gen içerdiğini gösteriyor. Tüm genlerin yaklaşık üçte biri birden fazla alele sahiptir, yani polimorfiktirler.
Kalıtsal polimorfizm kavramı, 1940 yılında E. Ford tarafından, en nadir görülenlerin sıklığının tek başına mutasyon olaylarıyla açıklanamadığı durumlarda, iki veya daha fazla farklı formun bir popülasyondaki varlığını açıklamak için formüle edildi. Gen mutasyonu nadir görülen bir olay olduğundan (1x10 6), %1'den fazla olan mutant alelin sıklığı, ancak bu mutasyonun taşıyıcılarının seçici avantajları nedeniyle popülasyonda kademeli olarak birikmesiyle açıklanabilir.
Ayrılan lokusların çokluğu, her birindeki alellerin çokluğu, rekombinasyon olgusu ile birlikte, tükenmez insan genetik çeşitliliği yaratır. Hesaplamalar gösteriyor ki, insanlık tarihi boyunca, küreöngörülebilir gelecekte genetik tekrarlama olmamıştır, yoktur ve olmayacaktır; Her doğan insan Evrende benzersiz bir olgudur. Genetik yapının benzersizliği, her bir kişide hastalığın gelişiminin özelliklerini büyük ölçüde belirler.
İnsanlık, uzun süreler boyunca aynı koşullar altında yaşayan izole popülasyon grupları olarak evrimleşmiştir. çevreİklimsel ve coğrafi özellikler, beslenme kalıpları, patojenler, kültürel gelenekler vb. dahil. Bu, çevresel koşullara en uygun olan, her birine özel normal alel kombinasyonlarının popülasyonunda konsolidasyona yol açtı. Habitatın kademeli olarak genişlemesi, yoğun göçler ve insanların yeniden yerleşimi nedeniyle, belirli durumlarda yararlı olan belirli normal genlerin kombinasyonlarının, diğer durumlarda belirli vücut sistemlerinin en iyi şekilde çalışmasını sağlayamadığı durumlar ortaya çıkar. Bu, patolojik olmayan insan genlerinin olumsuz bir kombinasyonunun neden olduğu kalıtsal değişkenliğin bir kısmının, kalıtsal yatkınlığa sahip sözde hastalıkların gelişiminin temeli haline gelmesine yol açmaktadır.
Ayrıca bir kişinin sahip olduğu sosyal varlık doğal seçilim zamanla giderek daha spesifik biçimlerde ilerledi ve bu da kalıtsal çeşitliliği genişletti. Hayvanlar tarafından atılabilenler korunmuştu ya da tam tersine, hayvanların elinde bulundurdukları kaybolmuştu. Böylece C vitamini ihtiyacının tam olarak karşılanması, evrim sürecinde askorbik asit sentezini katalize eden L-gulonodakton oksidaz geninin kaybına yol açmıştır. İnsanlık, evrim sürecinde patolojiyle doğrudan bağlantılı olan istenmeyen özellikleri de edinmiştir. Örneğin evrim sürecinde insanlar, difteri toksinine veya çocuk felci virüsüne duyarlılığı belirleyen genler edinmiştir.
Dolayısıyla diğer biyolojik türlerde olduğu gibi insanlarda da, özelliklerde normal değişikliklere yol açan kalıtsal değişkenlik ile kalıtsal hastalıkların ortaya çıkmasına neden olan kalıtsal değişkenlik arasında keskin bir çizgi yoktur. Homo sapiens'in biyolojik türü haline gelen insan, türünün "makullüğünün" bedelini patolojik mutasyonlar biriktirerek ödüyor gibi görünüyordu. Bu konum ana kavramlardan birinin temelini oluşturmaktadır. tıbbi genetik insan popülasyonlarındaki patolojik mutasyonların evrimsel birikimi hakkında.
Doğal seçilim yoluyla hem korunan hem de azaltılan insan popülasyonlarının kalıtsal değişkenliği, genetik yük olarak adlandırılan şeyi oluşturur.
Bazı patolojik mutasyonlar, popülasyonlarda tarihsel olarak uzun bir süre devam edebilir ve yayılabilir, bu da segregasyon genetik yüküne neden olur; kalıtsal yapıdaki yeni değişikliklerin bir sonucu olarak her nesilde başka patolojik mutasyonlar ortaya çıkar ve mutasyon yükü oluşturur.
Genetik yükün olumsuz etkisi, ölüm oranının artması (gametlerin, zigotların, embriyoların ve çocukların ölümü), doğurganlığın azalması (yavruların üremesinin azalması), yaşam beklentisinin azalması, sosyal uyumsuzluk ve sakatlık ile kendini gösterir ve ayrıca tıbbi bakım ihtiyacının artmasına neden olur. .
Terimin kendisi 40'lı yılların sonlarında G. Meller tarafından önerilmiş olsa da, araştırmacıların dikkatini genetik yükün varlığına çeken ilk kişi İngiliz genetikçi J. Hoddane oldu. “Genetik yük” kavramının anlamı, bir biyolojik türün değişen çevre koşullarına uyum sağlayabilmesi için gerekli olan yüksek derecede genetik değişkenlik ile ilişkilidir.