選択なしの生活:良いか危険か?

選択なしの生活:良いか危険か?

アレクシー・コンドラショフ、ナデシュダ・マカイナ
「トリニティ・オプション」第23号(117)、2012年11月20日

アレクシー・コンドラショフ

文明社会の人はますます社会的に、そして生物学的にはそれほど少なくない。彼は自然が彼に課した限界をうまく克服しています。彼はどんな気候に住んでいても、新しい食糧資源を習得し、感染症と戦うことを学んでいます。以前は人間の個体を殺さなければならなかった多くの要因は、現在彼にとって致命的ではなくなりました。医師は早産や弱い新生児のケア方法を学びました。予防接種は危険な感染から保護し、感染の感染の場合は抗生物質と戦う。社会は病気と障害を心配している。このすべてが不完全に機能するにもかかわらず、文明は人間の生物学的適応性を根本的に改善しました。しかし、人間は彼の遺伝学から脱却することはできず、これらの条件下で起こる過程を変えることはできません。私たちは、今日の人間が何が起こっているのか、将来私たちを待っているのかを理解するために、進化生物学者、生物科学博士 アレクシー・コンドラショフ、ミシガン大学の教授、モスクワ州立大学のバイオエンジニアリング・バイオインフォマティクス学部教授は、2012年全ロシア科学祭で公開講演を行った。

進化生物学の観点から、自然選択は現代人に与える影響は少なく、人口の適応度の低い個体を集団から排除し、後者がより多くの子孫を残すため、より適合するような力がある。 "正と負の選択肢があります – Alexey Kondrashovについて説明します。 – ポジティブセレクションは、いくつかの新しい有用な特性を好む。例えば、集団の全員が白で、黒い突然変異体が現れました。この形質は有用であることが判明し、しばらくしてこの黒色突然変異体の子孫が集団全体を洪水させる可能性があります。逆に否定的な選択は、古い共通の特性を支持する。白くて白いものはすべて良いが、突然変異が起こって黒が現れ、黒が悪い。従って、この突然変異体の子孫は生存せず、「黒色」遺伝子は集団から飛び出す。ダーウィンは主に進化、すなわちゆっくりとした変化に関心があり、彼は主にポジティブな選択について考え、書きました。そして、多くの否定的なアイデアについて、Ivan Ivanovich Schmalhausenは多くのことを考えました。近代的な研究方法の開発のおかげで、このプロセスの定量的評価が可能なデータが出現しました。これは現代人で弱体化されたこの選択であり、人口の不利な遺伝子は飛び出さずに蓄積します。

生体分子機械のエラー

突然変異は、DNAの変化に常に起こります。このために、放射線曝露も化学的変異原も必要ではない。プロセスは自発的に進行する。 "仏が言ったように、部品で出来ているものはすべて破壊されます。 コンドラショフ。 "彼が涅槃に行く前に、彼は弟子を集めて、これらの4つの言葉を話しました。生物学的分子に適用されると、仏は完全に正しく、実際には、それらは部品で構成され、崩壊する可能性があります。そして突然変異プロセスは物質世界全体が混乱する傾向の現れです。「DNAは非常に長い分子である(ヒト細胞内の全ゲノム分子の全長は約1メートルである)1ヌクレオチドの厚さであるため、突然変異は避けられません。

突然変異の主な原因は3つある。 1つ目は、複製中に起こるエラーで、DNA分子が2倍になります。この過程の主役はDNAポリメラーゼ酵素である。 DNAの二重らせんが2つの別々の鎖に解きほぐされた後、DNAポリメラーゼは各鎖に沿って移動し、古い鎖を基質として使用して対になる。つまり、古いスレッドにA(アデニン)という文字がある場合は、新しいスレッドにT(チミン)という文字を付けます。 "しかし、10万件のうち約1件については、間違った手紙を挿入しています。 Alexey Kondrashovについて説明します。 – そして最も注目すべきことは、手紙を書いた後すぐに、彼女はすぐにそれを裂くことです。その結果、文字は約10の確率で誤って結合されます-5手紙が間違って添付されている場合は、それも破棄されず、10の確率で-5。したがって、突然変異の確率は約10である-10 複製の手紙。入力を試み、DNAポリメラーゼがうまく機能することに同意します。“.

ただし、複製エラーは確率10で発生します10 その手紙は突然変異の主な原因である。第2の突然変異源はDNA修復誤りである。補償は損傷の修復であり、損傷は分子の化学構造を破壊するものであり、そのためDNAは劣化する。我々は、例えば弱い水素結合ではなく、共有結合によってスレッドをつなぎ合わせて糸が1本または両方に壊れて発散するなど話している。すべてのヒト細胞において、毎日数十万の自発的な傷害が発生する。 コンドラショフは言う。 – そうしなければ細胞は死ぬだろうから、修復しなければならない。また、修復の結果として何らかのエラーが発生した場合、それは突然変異でもあります「第3の変異源は、減数分裂中の組換え中のエラーであり、細胞分裂の減退につながり、二倍体の染色体、一倍体の染色体を持つ二倍体細胞を形成する。これは生殖細胞の成熟および染色体交換時チャンクで – エラーが発生することがあります。

何、どのくらい

例えば、シトシン(C)がグアニン(G)に変化する場合、99%の突然変異がヌクレオチド置換であるとAlexey Kondrashovは述べています。これは一塩基多型の源である(一塩基多型SNP)。さらに、いくつかの文字の短い欠落、または逆に1または2または3ヌクレオチドの短い挿入が存在し得る。頻繁に起こることはありませんが、大規模な出来事が起こります.100個以上のDNAの落ち込みや挿入、場合によっては最大100万個のDNAの挿入、あるいは180°のDNAの回転です。突然変異はいつも悪いことではないことを理解する必要があります。それは遺伝的変異の源であり、突然変異がなければ進化は起こらず、結果として生きている世界の多様性がすべて生まれました。

配列決定法の出現により、完全ゲノム中のヌクレオチドの配列を決定するコストは大幅に低下した。そして突然変異の発生率を定量化する新しい機会がありました。早ければKondrashovが想起したように、彼は熟考してショウジョウバエの翼を研究し突然変異体を選ぶのに数年を費やさなければならなかったが、現在はママ、パパ、ママ – 娘の遺伝子型を$ 300で配列して比較することができる。その結果、世代の変化の間に起こったすべての新しい突然変異が見出され、これはそれらが親の生殖細胞において生じたことを意味する。ヒトに関しては、科学者が計算したように、ヒトゲノムの突然変異率は約10である-8 1ヌクレオチドあたり1世代あたり。

ゲノムの落とし穴

すべての人々は、さまざまな外部および内部の特徴において、彼ら自身の間で異なっています。そして遺伝的に2つのヒト個体は、1000ヌクレオチド毎に遺伝コードの1文字で異なる。例えば、ミバエ類が100あたり1つの違いを有し、シゾフィラムがキノコの中で1つの違いが10であることを考慮すると、1000あたりの1つの差はあまりない。これは現在、遺伝的多様性の絶対的な記録である。それでも、2人の人間の間には、3500万の短い区別、1文字の置換があることが多いことを意味します。しかし、各アミノ酸は3つのヌクレオチド(トリプレット、またはコドン)によってコードされているので、DNAのすべてのヌクレオチド置換がタンパク質のアミノ酸の置換につながるわけではなく、いわゆる非同義語のみである。そして、そのような非同義の置換は、タンパク質分子の変化をもたらし、タンパク質コード遺伝子の各人は約1万人になります。それらの約10%は無用ではありませんが、有害であり、それによってフィットネスが低下します。それらの中には致命的です。生物学者は、ショウジョウバエおよび脊椎動物の両方が、遺伝子型当たり平均1または2の致死的突然変異を有することを見出した。生物は、これらの突然変異がヘテロ接合状態にあるので、死ぬことはない。突然変異遺伝子は、対になった染色体上の正常遺伝子によって複製される。さらに、平均してヒト遺伝子型は、DNA中に約100の大きな沈着および挿入を有し、その全長は約300万ヌクレオチドである。彼の配列決定の間に判明したジェームスワトソンのDNA二重らせんモデルの共著者であるノーベル賞受賞者の遺伝子型は、弱い有害な突然変異と、ヘテロ接合状態の正常な遺伝子の背後に隠れる12の強く有害な突然変異を持ちます。明らかに、彼らはJames Watsonのフィットネスと成功に影響を与えませんでした。しかし、より有害な突然変異があり、それらが選択によって浄化されないならば、バランスは崩壊し、人口における適応は必然的に減少するであろう。

Alexey Kondrashovが強調したように、ダーウィンはこの問題を理解した。野蛮人では、身体も精神も弱い人はすぐに死ぬ。そして、生き残った人は、通常、強大な健康を証明します。私たちは、文明の遅れを防ぐために最善を尽くしています。私たちは、精神遅滞者、障害者、病気のための避難所を作り、貧困層を支援する法律を制定し、医師はすべての人の命を最後の機会に救う努力をします。ワクチン接種が天然痘で死亡した数百人の命を救ったと信じる理由があります。したがって、文明社会の弱いメンバーでさえ、増え続ける。ペットを飼育することに興味がある人は、それが人口に非常に有害であることを疑うことはありません。“.

ハエの人類モデル

興味深いことに、実験で確認することが可能であることが判明しました。そのような実験は、選択を除いて、コンドラショフと彼の同僚たちは15年前に設立されました。彼らは、フルーツハエのハエで現代人の生活条件をモデル化しました。ハエのカップル – 男性と女性 – 別々の「アパート」 – 試験管で、彼らは他のハエとの食糧のために競合しなかった。「共同体」再定住で起こる。カップルは子孫を得て、生物学者は幼虫間の競争を排除するために卵の数を制限した。ハエの "家族"から、若い男性と女性が、新しい「別々のアパート」で撮影され、混合され、混合されました。選択の除外は、競合がない場合、およびその遺伝子型にかかわらず各対が同じ数の子孫をもたらしたという事実で表された。そして30世代にわたって。10世代に1度、科学者は幼虫の適応度を評価した。厳しい条件下での食料に対する競争力。その結果、実験中(30世代以上)、幼虫の体力が倍増しました。そして、ある世代では、2%減少したと計算されました。 Alexey Kondrashovは、本質的にそれが実験室よりもさらに減少したと考えている。 "100世代後にすべてのハエが死ぬという仮説があるので、この実験を繰り返して少なくとも100世代にわたって伸ばしたいと思います“.

近い将来、科学者はヒトゲノムで起こっていることを直接見ることができると期待されています。 "1000ゲノム"プロジェクトが完了すると、完全に配列された個々のゲノム(遺伝子型)を手にして突然変異を比較することができます。そして10年間で、これらのゲノムはすでに百万人になるでしょう。 "負の選択は、正の数よりも数桁大きい。したがって、しばらくしてから、積極的な選択のために、私たちは巨大な頭と小さな手を持ち、我々はすべて非常に巧みなものになるだろうという推論は、すべてSF小説の問題ですしかし、私たちの健康に何が起こるかは疑問ですが、10年後に人口の変化を数値化することができるため、多かれ少なかれ正確に答えることが可能になります。

父親の遅れのリスクについて

我々は、遺伝学的に計算された人の突然変異率は約10であることを繰り返す-8 1ヌクレオチドあたり1世代あたり。しかし、男性と女性が子供の突然変異に異なる貢献をするのは興味深いことです。すなわち、子供は母親よりも父親から数倍の変異を受けます。この違いを最初に見せたのは、英国の遺伝学者John Burdon Sanderson Huldain(ジョン・バドン・サンダーソン・ハルダン)、進化の合成理論の創造者の一人。血液凝固で表現された遺伝性疾患である血友病の遺伝学的研究を行った。血友病の原因遺伝子はX染色体上にあることが知られている。したがって、この遺伝子に欠陥のあるX染色体を持つ女性は、対になったX染色体上の正常な遺伝子でそれを補うので、血友病に罹ることはありませんが、そのX染色体は病気とともに息子に移されます。しかし問題は、この突然変異がどこで起こるかであり、女性または男性の性細胞で? Haldaneは両方の変異型を考慮し、その可能性を比較して、血友病の変異の大部分が男性の生殖細胞で起こるという結論に達しました。女性のキャリアは、この父親からこの変異を受け取り、病気になる息子にそれを伝えます。

後で、研究者らは、X染色体遺伝子に関連するいくつかの遺伝性疾患、例えば多発性内分泌腫瘍、脳脊髄炎などを分析した。そして、ほとんどの場合、突然変異は男性X染色体に最初に現れることが判明した。 James Crowが書いているように(James F. Crow、 PNAS、1997)、ヒトを含むより高い霊長類では、女性の突然変異よりも平均して5倍多くの男性の突然変異が存在する。

このような不一致の理由は、男性と女性の性細胞が異なる方法で形成されるということです。卵の先祖は、胚期にのみ通常の細胞分裂(有糸分裂)を受ける。少女は、未成熟卵母細胞(一次卵母細胞)の既成のセットで生まれます。これは、思春期の初めに交互に減数分裂減数分裂に入り、卵を形成します(二次卵母細胞)。spermatozoa – spermatogoniaの前身は積極的に有毛から老年への精巣に分裂している。その結果、卵は減数分裂を経て減数分裂に至り、減数分裂前に精子が通過する分裂の数は男性の年齢に依存します:18歳の場合は約100倍、50の場合は約800倍です。より多くの細胞分裂、より多くのDNA複製、より多くの突然変異。

このことから、子供が父親から受ける突然変異の数は、父親の年齢によって大きく左右されることになる。この結論は新しいものではない。 Alexey Kondrashovが説明するように、Wilhelm Weinbergが最初に彼にやって来た(ヴィルヘルム・ワインバーグ)、ドイツの医師、人口遺伝学の基本法の発見者の1人(ハーディ・ワインバーグ法)。しかし今やこのパターンは、ゲノムを配列決定し突然変異の数を数えることが可能になったので、直接的な研究によって確認することができる。 2012年8月 自然 アイスランドの科学者による記事を発表(第1著者 – Augustine Kong(オーギュスタン・コング))は、78家族の完全ゲノム解析の結果を記載している。各ファミリーは、父親、母親、および子供のゲノムを配列決定した。そしてそれらを自分たちで比較して、子供がいくつの新しい突然変異を獲得したかを計算しました。その子供は、年齢に関係なく母親から平均15の突然変異を受けたことが判明した。そして、父親から – 年齢によっては、父親が20歳の場合 – 25の変異、40歳の場合 – 65、50歳の場合 – 85の変異。つまり、父の人生の年ごとに、子供に2つの新しい変異が加えられます。仕事の執筆者の結論:幼い頃の子供の誕生を延期する男性は、彼らの人生計画を再考すべきである。そして、ちょうど今、世界では、後の父親の傾向があります。 2004年に父親の平均年齢が35歳だった場合、2007年にはすでに40歳に達しています。ほとんど10番目の新生児のお父さんは50歳以上です。

より多くの突然変異が、病気に関連してより有害である。いくつかの研究では、後の父親が子供に神経性および精神病のリスクを脅かす証拠が得られています。したがって、クイーンズランド脳研究所で得られたデータによると、50歳の父親の子供は、20歳の父親の子供よりも精神分裂症と自閉症に苦しむ可能性が2倍高い。マウスの実験では、科学者は、老齢男性の子孫が、ヒトの統合失調症および自閉症に関連する遺伝子を変異させていることを実証した。テルアビブ大学の研究者によると、55歳以上の父親はダウン症候群の子どもを5倍以上抱える可能性があり、小児におけるうつ病精神病のリスクは37%増加し、その後10年間、小児における統合失調症のリスクは30%増加する。 3年前に出版された論文 自然、 親の年齢に対する子供の認知能力のグラフを示す。あまりにも若い母親は子供の知性にとって望ましくないことが判明しています(20歳まで)。しかし、父の年齢とともに、子供の認知能力は低下します。父親が60歳の場合、子供の期待される精神発達は20歳の父親の場合より5%低くなります。結果は、3万人を超える非常に大きなサンプルで得られたものであるため、信頼できるものとなります。高齢の父親は子供に60代の追加の突然変異を与え、若者と比較してKondrashovを指定します。知的能力は約5%減少します。それは少しあるようですが、人口全体としては、一般的な小さな欠陥は、大きな、しかしまれな欠陥よりもはるかに悪いです。人間の弱い突然変異に対する選択はほとんどなく、確かに子供の数には影響しません。その結果、彼らは人口に蓄積されます。

疑問が生じます:ダウン症候群 – 余分な染色体の結果 – 我々が知っているように、母親の年齢とともに増加する確率はどうですか?明らかに、これは、減数分裂の最後の分裂中に染色体非結合が起こるためである、Aleksey Kondrashovは答えた。この分裂はすでに女性の成体で起こっていることを思い出してください。しかし、それは精子で起こる可能性があります。そして、ある量のダウン症候群は、母親からではなく、父親から起こるという事実です: 「最近発表された記事では、90個の精子をとり、それらのうち2つが異数性であることが判明した。それらは余分な染色体を持っていたので、これらのすべてが常に起こっている。

だから何をすべきか?

この問題に対処する方法は、主に倫理的な問題に影響するため、難しい質問です。 「倫理問題では、科学者は特別な知識を持たないため、基本的には何も勧告したくない。 コンドラショフ教授は言う。 – 私は事実を知っていて、何が良いのか、悪いのか、他の人ほど分かっているか分かっていない。 人々に人工的な選択を適用することはファシズムであり、ナチスドイツで約40万人を強制殺菌することは、人道に対する罪として認識されている。遺伝カウンセリングはもう一つ、遺伝病の子供がいるのを避けることができますが、今日では最も難しいのはこの方法では断ち切ることができます。将来的には、知性や平均余命など、すべてのことが子供について知られることになりそうです。

多分、コンドラショフは、有害な突然変異からゲノムを「きれいにする」ことをいつか学び、それを「理想的な状態」に戻すと信じています。 "今は幻想のように聞こえるが、50年前には2千ドルのシークエンシングが幻想的だった」 彼によると、人類は近い将来この問題に直面し、何とかそれを解決することを強いられます。その間、少なくとも父親の妊娠の危険から子供を救うことができます – 男性は幼い頃に精子を凍結することができ、後で必要に応じて使用することができます。人生を通して "永遠に若い"父親になること。


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