GENETICA UMANA - variabilitatea genetica si mostenirea caracterelor la om, metodele de studiere a ereditatii omului

GENETICA UMANA

Variabilitatea genetica si mostenirea caracterelor la om

Spre deosebire de alte entitati biologice, omul este o fiinta biosociala: formarea lui s-a produs in urma unui indelungat proces de evolutie biologica, pe de o parte, si de dezvoltare sociala, pe de alta. Parasind lumea animala, omul a ramas parte a naturii.

Ca si la alte fiinte vii, la om caracterele si insusirile sunt determinate de structuri genetice, iar transmiterea lor de la o generatie la alta are loc conform legilor ereditatii, descoperite de G. Mendel. De asemenea, la om ca si la alte organisme, materialul genetic il reprezinta ADN-ul localizat in cromozomi. Numarul de cromozomi din celulele somatice es­te egal cu 46, pe cand celulele sexuale contin doar 23.

In cromozomii fiecarei celule se contine infor­matia genetica care asigura deosebirea fiecarei fiin­te umane de bacterii, alge, melc, broaste, vrabii, soareci s. a. m. d. Tot odata, in ele se mai contine in­formatia cu privire la faptul cum va fi nuanta pieii individului dat, culoarea si structura parului, culoarea si taietura ochilor, forma nasului, grupa de sange si o multime de alte particularitati morfologice, fiziologice si biochimice, care deosebesc un om de altul si-l fac unic pe fiecare dintre noi.

Sa incercam sa exprimam prin cifre volumul acestei informatii. Lungimea tuturor filamentelor moleculelor de ADN din nucleul unei celule umane este egala cu circa patru metri. Daca ar fi sa intindem intr-o linie dreapta toate moleculele de ADN din totalitatea celulelor unui om, lungimea lor generala ar acoperi distanta de la pamant pana la soare.

Conform unor calcule aproximative, cromozomii fiecarei celule umane contin cateva milioane de ge­ne. De aceea la om posibilitatile variabilitatii combinative a caracterelor si insusirilor sunt cu mult mai mari decat la alte specii biologice.

Numai operandu-se cu cele 23 de perechi de cromo­zomi fiecare parinte poate da teoretic aproximativ 10 miliarde de combinatii ereditare.

F. Dobjanschii, eminent geneticiian american, a calculat ca chiar daca fiecare cromozom uman ar con­tine doar cate o mie de gene, fiecare gena ar avea doar doua varietati (alele dominante si recesive) si atunci  ar fi posibila existenta unui numar de indivizi cu combinatii ereditare diferite, care ar depasi cu mult cantitatea tuturor electronilor din Univers.

Duna cum vedem, segregarea si redistribuirea libera a genelor (recombinarea), care insoteste formarea celulelor sexuale, precum si caracterul intamplator al fecundatiei ovulului, constituie cauza colosalei varietati a oamenilor. In natura nu exista doi indivizi cu constitutie genetica identica. Fiecare  om are in sine o garnitura specifica de gene, fapt care si face ca fiecare din noi sa se prezinte ca o etnitate individuala si irepetabila. Chiar si intr-o familie cu multi copii parintii remarca intotdeauna ca ei prezinta deosebiri - adesea foarte exprimate - in inclinatii si gusturi, in trasaturi de caracter, in particularitati de comportament si in atitudinea lor fata de cei din jur - desi acesti copii traiesc in conditii de viata similare si sunt tratati cu aceiasi afectiune de catre parinti. Unul este zvapaiat, altul incet, unul e sociabil, altul timid, unul e excesiv de pedant in ceea ce priveste curatenia, altul e un neangrijit, unul sta ore intregi pentru a monta un aparat de radio, iar altul nu are nici cel mai mic inte­res pentru aparatele de radio si mestereste diferi­te bibelouri artistice, unul s-a inscris la facultatea de fizica, iar altul - la arte si aceasta enumerare poate continua la infinit!

In acelasi timp, chiar si din observatii dintre cele mai superficiale si intamplatoare, absolut cotidiene, descoperim la cutare persoana anumite similitudini cu cineva din reprezentantii generatiilor genetice precedente si in aceste cazuri spunem: «leit taica-sau», «copia bunicii». Si, de remarcat, aceasta asemanare pe care o surprindem, tine nu numai de aspectul exterior, ci si de trasaturile de caracter mostenite. Este tot atat de iute din fire si de ne induplecat sau moale si nehotarat, un fantezist si un visator sau este inchis si irascibil, ca, sa zicem, tatal sau bunicul.

Daca unul din parinti are parul de culoare intunecata, iar altul de culoare deschisa, copiii vor mosteni parul intunecat. Daca unul din parinti are ochi caprui, iar altul albastri, urmasii vor avea ochii caprui" chiar daca in genotipul lor sunt prezente ambele tipuri de gene - dominant si recesiv.

Incepand cu generatia a doua, are loc segregarea caracterelor si din aceasta cauza in fenotipul copiilor se manifesta nu numai caractere ale parintilor, dar si caractere ale stramosilor. Trei copii vor avea ochii caprui, asa cum ii au parintii lor directi, iar unul ii va avea albastri - ca si bunicul de exemplu.

In mod analog se mosteneste si capacitatea de a manevra mai usor cu mana dreapta sau cu cea stanga.

Faptul merita sa-i acordam acum un interes mai amanuntit.

Ne-am obisnuit sa consideram ca este normal cand mana functionala este cea dreapta: oricum dreptacii constituie majoritatea absoluta (dupa diferite evaluari - de la 89 pana la 94% din totalul populatiei). In acelasi timp cunoastem persoane pentru care functionala este mana stanga, aceasta fiind tot atat de operatorie cum este mana noastra dreapta. Vom arata ca problema dreptacilor si a stangacilor este strans impletita cu istoria formarii pamantului. In emisfera sudica oamenii si-au facut aparitia mai tarziu, nimerind aici in conditii ecologice absolut noi. Doar in emisfera sudica pamantul are o rotatie de oglinda in raport cu emisfera nordica. Se presupune ca prin acest fapt se explica aparitia stangacilor

Referat: Vitaminele - surse alimentare de vitamine Referat: 41 de sfaturi pentru viata lunga recomandate de doctor

Iata cateva date curioase: printre locuitorii fostei Uniuni Sovietice numarul stangacilor constituie aproximativ trei procente, in Bulgaria - exact trei, in Corsica, Sardinia si Sicilia-7, in Franta-8, in Australiea-26, iar in Africa de Sud-50%.

Interesant, ca aceasta insusire poate fi constatata la copii inca cu totul mici. In acest scop este suficient sa-i dam copilului o foaie de hartie si sa-l rugam sa deseneze un cerc. Luati aminte in ce directie are sa se miste creionul. Daca se va misca in direc­tia acelor de ceasornic, copilul va creste stangaci.

In calitatea noastra de parinti faptul nu trebuie sa ne nelinisteasca prea mult. Ce-i drept, in viata un asemenea copil va intampina o multime de mic incomoditati. Toate aparatele de uz curent, incepand de la foarfece si terminand cu casele de la troleibuze sunt prevazute pentru dreptaci. In acelasi timp situa­tia de stangaci ofera si unele avantaje destul de importante.

Este vorba de faptul ca preferinta pe care o acor­dam manii drepte sau celei stangi nu reprezinta pur si simplu o placere a noastra, explicarea fenomenului fiind legata de raporturile dintre emisferele dreapta si stanga ale creierului. La majoritatea oamenilor tonul in activitatea creierului il da emisfera stanga. Dar deoarece caile nervoase care merg spre creier la intrarea in acesta este incrucisata, la astfel de oameni este mai puternic dezvoltata partea dreapta a corpului. In schimb, la stangaci emisfera dreapta si cea stanga au aproximativ «drepturi egale». Centrele vorbirii si, in general, ale gandirii logice, emotionale, adica tot ce tine de sistemul al doilea de semnalizare sunt, de regula, situate in partea stanga a creie­rului. Emisfera dreapta cuprinzand cu precadere gandirea plastica, intuitiva, legata de procesele de creatie. De aceea nu este exclus faptul ca stangaci la care emisfera dreapta este intr-o masura mai mica subordonata celei stangi sunt inzestrati potential cu insusiri creative mai mari, de exemplu, in arta. Se cunoaste ca stangaci au fost si Holben, si Picasso, si Michelangelo, si Leonardo-da Vinci. Dar si in alte domenii s-au manifestat numerosi stangaci vestiti. Sa ne amintim, de exemplu, de Alexandru Macedon, de Carol cel Mare, de amiralul Nelson. Deci, daca micutul dumneavoastra este (sau va fi) stangaci  nu face sa va amarati.

Este bine studiata si predispozitia ereditara la poliembrionie (sarcina multipla). La 100 de sarcini se naste o pereche de gemeni, adica un procent. fenomenul nu este de aceea intamplator. Maximumul de nasteri de gemeni revine la varsta de 26--30 de ani a mamei. Un record neobisnuit in acest sens a stabilit o doamna austriaca, sotia unui oarecare Bernar Sainberg. Ea a nascut 69 de copii, desi a avut numai 27 de sarcini. Cazuri similare se cunosc si in Rusia In cartea lui A. Basutchii «Panorama Sanct-Petersburgului, editata cu mai bine de o suta de ani in urma, gasim urmatoarele date.           

In buletinul, trimis la 27 februarie 1782 la Moscova de la manastirea Nicolschii, judetul Suisc, era insemnat faptul ca taranul Fiodor Vasiliev din doua casnicii a avut 87 de copii. Prima sotie in 27 de nasteri a nascut de patru ori cate patru copii, de sapte ori cate trei, de saisprezece ori cate doi - in total 69 de copii. A doua nevasta i-a daruit de doua ori cate trei copii si de sase ori cate doi - in total 18 Va­siliev avea 75 de ani, iar in viata ii erau 83 de copii.

In acest caz, deoarece este vorba despre unul si acelasi barbat si de femei diferite, caracterul «sar­cina multipla» s-a transmis, probabil, pe linie barbateasca.

Metodele de studiere a ereditatii omului

Trebuie aratat ca studierea ereditatii umane este le­gata de anumite dificultati. La om nu pot fi aplicate metodele geneticiii experimentale, utilizate pe larg in zootehnie si in cultura plantelor. Cele mai raspandite metode aplicate la studierea ereditatii omu­lui sunt cea genealogica, a gemenilor si citogenetica.

v    Metoda genealogica consta in studierea statistica a genealogiei (a arborelui genealogic) oamenilor intr-un sir de generatii. Prin aceasta metoda a fost stabilit caracterul transmiterii prin ereditate a multor particularitati umane, precum si natura genetica a multor afectiuni ca hemofilia, alcaptonuria, fenilcetonuria, diabetul zaharat, albinismul si multe altele.                    

Analiza genealogica permite pronosticarea eventualitatii mostenirii de catre copii a diferitelor boli ereditare si, respectiv, de a se lua la timp masurile profilactice corespunzatoare.

In multe cazuri aceasta metoda ajuta la confirmarea legaturilor de rudenie dintre diferite generatii de oameni.

Drept exemplu poate servi urmatoarea intamplare. In anul 1914 in Anglia se repara catedrala Sriuberi. Lucrarile erau conduse de un urmas al primului duce al ducatului Sriuberi Jon Talbot, ingropat in 1453 in aceasta catedrala. Acest Jon Talbot a fost o figura istorica. El a luptat impotriva Janei D'Arc si a murit de rani.

14 generatii il indepartau pe acest cavaler al veacului XV de urmasul sau. Puteau oare genele eroului razboiului de o suta de ani sa ajunga peste cinci secole, pana la contemporanul primului razboi mondial?

Urmasul lui Talbot a deschis sarcofagul stramosului. Si cu acest prilej s-a constatat o dovada incontestabila a rudeniei lor, dovada mult mai sigura decat documentele genealogice vizate de notar: la unul din degetele scheletului doua falange erau concrescute in una singura.

Urmasul ducelui taiat de franceji le-a aratat martorilor mana. Pe aceiasi mana ca si la schelet, pe acelasi deget ca si la schelet, exact aceleasi doua fa­lange aratau ca una singura. Le-a concrescut gena dominanta, a carei expresie fenotipica poarta numele de simfalangie. Iata inca o manifestare a atotputerniciei genei, a ereditatii!

Dupa acelasi tip dominant se mosteneste si brahidactilia, caracterizata prin scurtarea degetelor de la mani. Manifestarea actiunii genei dominante chiar in prima generatie este folosita cu rezultate bune in expertiza judiciara. Astfel, in anul 1921 in Norvegia prin aplicarea metodei genetice s-a repurtat un adevarat triumf in cadrul unui proces judiciar de stabilire a paternitatii.

Mama a doi copii nu putea prezenta judecatii alte dovezi decat asigurari bazate pe juraminte ca paratul este fostul ei concubin.

Expertiza genetica a stabilit ca ambii copii ca si paratul sunt purtatori ai genei de brahidactilie, in timp ce mama nu avea aceasta gena. Si judecatorul a satisfacut cererea mamei. 

Hemofilia (incoagulabilitatea sangelui) mai este numita si boala regilor. Pentru prima oara in descrierile dinastice fenomenul hemofiliei a fost inregistrat la fiul vestitei regine a Angliei Victo­ria. Dat fiind faptul ca regii si tarii se casatoresc numai cu regine si tarite, aceasta boala ereditara s-a raspandit in randul familiilor domnitoare din Europa. A suferit de hemofilie si fiul lui Ni­colai II (Romanov).

In cazul acestei boli cea mai mica leziune vasculara poate provoca o hemoragie mortala. «Vina» o poar­ta gena recesiva, localizata in unul din cromozomii sexuali X. De remarcat ca sufera de aceasta boala nu­mai barbatii, desi femeile sunt purtatorii acestei gene.

In unul din cromozomi X femeia respectiva are o gena «defectuoasa». Cel de-al doilea cromozom X contine o gena normala (dominanta), care si asigura functionarea normala si pazeste femeia de imbolnavire. Baiatul pe care il naste o astfel de femeie are 50 de sanse din 100 ca va mosteni gena defectuoasa. Deoarece la barbati exista numai un singur cromozom X, iar (cromozomul t nu contine o gena normala, care ar dubla-o pe cea defectuoasa, viciul pus in cromozomul X se manifesta numai la baieti, mai exact la jumatate din fiii nascuti de femei cu asemenea cromozomi.

In acelasi timp, jumatate din numarul total de fetite, nascute la asemenea femei poarta un cromozom X, despre existenta caruia nu afla decat cand li se naste un fiu, bolnav de hemofilie.

Cunoscand arborele genealogic al oamenilor la care se intalneste aceasta gena, se poate astfel prevedea manifestarea bolii la generatiile urmatoare si, fireste, evita combinatiile lui nefavorabile in homozigot.

Dupa acelasi tip ca si hemofilia este mostenit si daltonismul (miopie coloristica) -boala de care suferea cunoscutul fizician si chimist Dalton si care se manifesta prin incapacitatea de a deosebi anumite culori, in special cea rosie de cea verde.

Daltonismul se intalneste la 4 procente din bar­bati, fapt care pe multi ii impiedica sa-si aleaga profesia de sofer.

Femei daltonice se intilnesc de 200 de ori mai putine decat barbati. Femeia devine daltonica doar in cazul unei coincidente rare: cand ambii sai parinti sunt daltonici. In schimb, daca unul din parinti este sanatos, si fiica va fi sanatoasa.

v    Metoda gemenilor consta in studierea dezvoltarii caracterelor la gemeni.

Se cunoaste ca exista doua categorii de gemeni: bivitelini sau pseudogemeni si univitelini sau ge­meni adevarati.

In cazul gemenilor bivitelini sunt fecundate simultan doua, trei si mai multe ovule, nu unul singur ca in mod obisnuit. Din zigoti deosebiti se dezvolta gemeni, semanand intre ei ca niste frati obisnuiti si nu ca niste gemeni.

Uneori, insa, dintr-un singur ovul fecundat se formeaza doi sau mai multi embrioni. Aceasta se produce atunci   cand in stadiile initiale de dezvoltare zigotul se divizeaza in doua parti, din care in continuare se dezvolta copii normali. Anume acesti gemeni se numesc univitelini sau adevarati. Ei au intotdeauna acelasi sex, deci pot fi sau fete, sau baieti si seamana intre ei ca doua picaturi de apa. Se cunosc cazuri cand gemenii univitelini sunt foarte greu de deosebit unul de.celalalt Este un fenomen explicabil, dat fiind faptul ca ei au unul si acelasi genotip, spre deosebire de cei bivitelini, la care genotipurile sunt diferite.

Cativa ani in urma colaboratorii Institutului de genetica medicala si ai Institutului de medicina II din Moscova au incercat sa explice de ce in unele cazuri se nasc gemeni univitelini (monozigotici), iar in altele - bivitelini sau dizigotici.

Ei au examinat 259 de familii din Moscova si au ajuns la concluzia ca numarul de nasteri a gemenilor dizigotici este cu atat mai ridicat cu cat mai inalta este statura mamei. Aceasta probabilitate creste si in familiile in care mamele au un serviciu le­gat de munca fizica, precum si acolo unde relatiile dintre parinti nu sunt tocmai bune. In acelasi timp probabilitatea nasterii unor gemeni monozigotici creste odata cu cresterea varstei tatalui, in famili­ile cu un regim alimentar mai calitativ si in acelea in care mama a folosit inainte mijloace anticonceptionale.

Toate aceste fenomene urmeaza inca a fi explicate. Prezinta un mare interes si urmatorul fapt: in familia Dionn, de origine franceza, care traia in Ca­nada, s-au nascut cinci gemeni univitelini, cinci fetite. Ele uimeau prin asemanare. Pe baza asemanarii si deosebirilor dintre ele, s-a putut stabili pana si modul in care s-a produs divizarea ovulului fecundat.

Dupa prima diviziune a zigotului si formarea a doi blastomeri (celule somatice) dintr-o celula-fiica s-au format altele doua nepoate, de la care au provenit Sesil si Annet. De la cealalta celula-fiica si-au luat inceputul alte doua nepoate, una dintre care s-a transformat in Ivonn, iar cealalta celula-nepoata s-a divizat in doua stranepoate, de la care au provenit Emili si Mari.

Aceasta schema a fost stabilita pe baza faptului ca Sesil si Annet semanau intre ele mai mult decat toa­te celelalte.

Acelasi lucru s-a constatat si in cazul lui Emili si Mari.

Ivonn ocupa parca o pozitie intermediara. Tot oda­ta atat Sesil si Annet, cat si Emili si Mari prezentau asemanari exterioare perfecte-copii in oglinda una a alteia. Asemanarea in oglinda se manifesta prin faptul ca daca unul din gemeni are o alunita pe obrazul drept, celalalt va avea una identica, situata in acelasi punct, dar pe obrazul stang.

La varsta de patru ani si jumatate toate cele cinci fetite s-au imbolnavit brusc de tonzilita si la toate li s-au scos amigdalele. In legatura cu aceasta se cere subliniat faptul ca gemenii univitelini sufera in 80- 90% din cazuri simultan de aceleasi boli in timp ce la bivitelini acest fenomen lipseste.

Comparand gemenii univitelini cu cei bivitelini, se pot face concluzii despre rolul ereditatii, pe de o parte, si rolul mediului inconjurator, pe de alta, in dezvoltarea unor sau altor caractere, inclusiv si in dezvoltarea aptitudinilor intelectuale ale omului. Dar despre aceasta vom vorbi mai incolo.

In cazul dat o importanta deosebita o au observatiile asupra gemenilor adevarati care traiesc impreuna sau nu, adica in conditii diferite.

v    Metoda citogenetica a inceput sa fie aplicata pe larg abia in ultimul timp. Pe baza acestei metode au fost obtinute numeroase date referitoare la bolile cromozomice la om. Este suficient sa mentionam ca 25% din conceptii, din cauza unor dereglari cromozomale, se termina cu avorturi spontane. Si chiar daca un anumit numar de astfel de copii supravetuiesc, ei su­fera de diferite defecte.

Prezenta unor mutatii cromozomale poate fi determinata la studierea cu ajutorul microscopului a cariotipului celulelor somatice. In acest scop celulele sunt in prealabil fixate (omorate brusc) cu ajuto­rul unor agenti chimici speciali, apoi ele se coloreaza cu ajutorul unor coloranti speciali, asa incat cromozomii sa se distinga clar de contextul citoplasmei, dupa aceea se pregatesc preparate care sunt examinate sub microscop. Toate devierile de la numarul normal si structura normala a cromozomului se inregistreaza si pe aceasta baza se fac concluziile corespunzatoare.

Aceasta metoda si-a gasit de asemenea o larga aplicare in diagnosticarea timpurie a sexului viitorului copil, precum si in serviciile de consultatii medico-genetice, pe care urmeaza acum sa le examinam.