Защо хората и прасетата имат много прилики? Постижения на съвременната геномика: приликата на прасе с човек

PostNauka развенчава научните митове и се бори с често срещаните погрешни схващания. Помолихме нашите експерти да коментират утвърдените идеи за ролята на гените в човешкото тяло и механизмите на наследственост.

Генетично прасето е най -близо до хората.

Не е вярно.

Този въпрос е много лесен за тестване: просто вземате геномните последователности на хора и други бозайници и виждате на кого приличат повече. Никакво чудо не се случва там. Човек най -вече, тогава - горила, други примати, след това гризачи. Прасето не е там или близо.

Ако разгледаме този случай, резултатът ще бъде смешен, защото най -близките роднини на прасето са хипопотами и китове. Това е успехът на молекулярната еволюционна биология, тъй като китовете са се променили толкова много, че е било доста трудно да се разбере как изглеждат въз основа на морфологичните особености.

Възможен източник на мита може да бъде, че на прасето липсват някои от протеините, които правят тъканите разпознаваеми от човешката имунна система. Свинските органи наистина са най -добрите сред бозайниците, които да бъдат трансплантирани на хора, особено ако това е генетично модифицирано прасе, при което някои гени са допълнително потиснати. Шимпанзетата са по -подходящи, но никой няма да позволи на шимпанзетата да бъдат изтезавани, за да спасят човек.

Във всеки случай "генетично" не е много правилен термин. Може да се каже например, че генетично братовчедите са по -близки един до друг от четвъртите братовчеди. Когато сравнявате животни, които не се кръстосват помежду си, тогава няма генетика. Генетиката е науката, която разказва какво се случва в потомството при кръстосване на два индивида. Правилният термин би бил "филогенетично", тоест този, който отразява произхода. И от гледна точка на общия произход, прасето е по -близко до кучетата, отколкото до хората.

Михаил Гелфанд

Доктор на биологичните науки, професор, Сколтех Център за науки за живота, заместник -директор на Института за проблеми с предаването на информация на Руската академия на науките, член на Европейската академия, лауреат на А. А. Баева, член на Обществения съвет на Министерството на образованието

Гените определят всички индивидуални черти на човек

Това е вярно, но отчасти.

Как функционират тези гени е важно и тази работа може да бъде повлияна от много фактори. Например, индивидуални различия в ДНК последователността, така наречените единични нуклеотидни полиморфизми или SNPs. Около 120 такива SNP отличават всеки от нас от родители, от братя и сестри. Съществуват и голям брой модификации на генома, които се наричат ​​епигенетични, тоест супрагенетични, които не засягат ДНК последователността, но влияят върху работата на гените. Освен това не може да се отрече доста голямото влияние на околната среда върху експресията на определени гени. Най -очевидният пример са еднояйчни близнаци, чийто геном е възможно най -близо един до друг, но можем да видим ясни разлики, както физиологични, така и поведенчески. Това илюстрира доста добре влиянието на генома, епигенетиката и външните фактори на околната среда.

Можете да опитате да оцените приноса на генетиката и външните фактори за проявата на определена черта. Ако говорим за някакъв вид болестотворни мутации, които водят до много тежки генетични синдроми като синдрома на Даун, тогава приносът на гените е сто процента. За "незначителни" разбивки, свързани с различни видове рак на Паркинсон, има оценки за това колко често хората с определена мутация показват съответния синдром и те могат да варират от няколко процента до няколко десетки процента. Ако говорим за сложни черти, които включват работата на много гени наведнъж, като поведенчески особености, то това например се влияе от нивото на хормоните, които могат да бъдат генетично заложени, но социалната среда също играе важна роля роля. Следователно процентът не е много ясен и силно зависи от конкретната характеристика.

Този мит е частично верен: всеки знае, че се различаваме един от друг в последователността на ДНК, има много научно -популярни статии за връзката на определен полиморфизъм (мутация) с цвета на очите, къдриците и способността за бързо бягане. Но не всеки мисли за приноса на супрагенетичните фактори и външната среда за изразяването на всяка черта; освен това този принос е доста трудно да се оцени. Очевидно това е причината за появата на такъв мит.

Мария Шутова

Доктор по биология, изследовател, Лаборатория за генетични основи на клетъчните технологии, Институт по обща генетика, РАН

Геномният анализ може да разкрие етническата принадлежност

Не е вярно.

Принадлежността към определен етнос се определя от културата, а не от гените. Семейството влияе към коя етническа група (или групи, ако родителите са от различна етническа принадлежност) човек се привързва. Но това влияние се определя не от гените, а от възпитанието, традициите на обществото, в което човек е израснал, езика, който говори, и много други характеристики на културата.

Разбира се, всеки получава от родителите си не само език и възпитание, но и гени. Кои родителски гени ще получи детето, се определя от сливането на спермата и яйцеклетката. Именно в този момент се формира геномът на индивида - съвкупността от цялата наследствена информация, която във взаимодействие с околната среда определя по -нататъшното развитие на организма.

Процесите на изолиране на отделни групи, разпръснати с миграции и смесване на народи, оставят генетични „следи“. Ако броят на браковете в рамките на една група надвишава притока на гени отвън, тогава в такава група се натрупват генни варианти, които по спектър и честота на срещане го отличават от съседите.

Подобни различия бяха разкрити при изучаване на групи от население, живеещи в различни региони на света и с различна етническа принадлежност. Следователно, анализът на генома може да покаже към коя група принадлежат роднините и предците на човек - ако тези повече или по -малко далечни роднини вече са били изследвани от популационната генетика и ако по време на изследването са посочили своя етнос. Но този анализ не посочва националността или етническата принадлежност на собственика на анализирания геном - тази националност може да е същата като тази на неговите роднини (особено ако са близки роднини), но може да бъде и напълно различна.

Международен консорциум от учени обявява нов напредък в дешифрирането на генетичния код на животните. Този път геномът на домашното прасе (Sus scrofa domesticus) и неговия близък роднина, глигана (Sus scrofa), е напълно секвениран. Първите подробности за новото проучване са публикувани в списание Nature.

"Много е важно, че успяхме да разкрием генома на прасето и да направим тази информация публично достъпна", каза съавторът на изследването Рони Грийн от Университета в Небраска. Прасета като модел за биомедицински изследвания на човешки болести.

Прасешката ДНК се състои от 2,6 милиарда базови двойки и съдържа почти 22 хиляди гени. Изследователите сравняват отделни части от генетичния код на прасето с геномите на хора, мишки, кучета, коне и крави. Това даде възможност да се открият нови подробности от еволюцията на прасетата и да се разкрият интересни особености на тяхната физиология.

Сравнявайки генетичния код на десет вида глигани от различни региони на Европа и Азия, изследователите също възстановиха картина на миграцията на техните древни предци през Евразия. Оказа се, че европейската и азиатската линия се разделиха преди почти милион години.

„Тези клони се разминаха толкова отдавна, че сега можем да говорим за тях като за подвид“, казва Лорънс Шук от Университета на Илинойс. „Открихме същата разлика между източните и западните породи домашни прасета. Че прасетата са били опитомени независимо в западна Евразия и Източна Азия. "

Учените са открили, че някои групи гени на домашни прасета са претърпели доста бързи еволюционни промени. Това важи особено за гените, отговорни за имунитета и обонянието. Например, те са открили 39 гена, кодиращи интерфероновия протеин, който е устойчив на вируси. Това е два пъти повече, отколкото при хората.

Интересното е, че с добре развито обоняние, прасетата имат лош вкус. Така че те имат много малко гени, отговорни за рецепторите за горчив вкус. Това им позволява да ядат с удоволствие това, което човек намира за отвратително. Значителни разлики са открити и в рецепторите, които правят разлика между сладки и солени храни.

Учените предполагат, че тези характеристики могат да обяснят защо прасетата са избрани от хората за домашни любимци. Те могат да се хранят с това, което хората няма да ядат.

Що се отнася до съвременното търсене на прасета, зашеметяващото сходство в анатомията на отделните органи и тъкани на прасета и хора изигра роля. Благодарение на това прасетата се превърнаха в основен обект за изследване на човешки болести. И в това отношение данните, получени в хода на секвенирането на ДНК, са истинско съкровище за такава работа.

„Открихме голям брой гени, които са свързани със заболявания при хората, като затлъстяване, диабет, Паркинсон и болестта на Алцхаймер“, казва ръководителят на работата Мартиен Гроенен от университета Вагенинген.

Последните изследвания ще бъдат от полза не само за лекарите, но и за фермерите. Дивите братовчеди на домашни свине (глигани) все още се срещат в изобилие в дивата природа и днес. Това означава, че изследователите могат да търсят в дивата природа гени, които могат да се използват за развъждане, за да дадат на домашните любимци нови качества.

Например, използването на генетични инструменти може да подобри качеството на свинското месо, ефективността на фуражите и устойчивостта на животните към болести.

Не е толкова лесно да се трансплантира животински орган в човек. Трансплантираният орган трябва да е подходящ за възрастта, вида на тялото и теглото на реципиента, изисква се генетична съвместимост. Дори човешки донор се подбира много внимателно, какво да кажем за същество от друг вид.

Нуждите на медицинската практика обаче диктуват техните собствени условия. Логично би било да се предположи, че най -близкото до човека същество - шимпанзето - ще стане донор на органи, но трансплантолозите обърнаха очи към ... прасе. Хората далеч от науката дори побързаха да поставят под въпрос теорията на Дарвин като цяло в това отношение.

Ксенотрансплантация: митове и реалност

Спекулациите за масовата трансплантация на свински органи на хора са силно преувеличени. Към днешна дата медицината не е излязла извън трансплантацията на механично функционални тъкани - сърдечни клапи, хрущяли и сухожилия. Преди трансплантацията тъканите се третират със специални химикали и ултразвук, за да се унищожат антигените и да се избегне отхвърлянето на тези тъкани от тялото на реципиента. Дори такива присадки са много лесни за увреждане по време на обработката, което ги прави нежизнеспособни, какво да кажем за по -сложни образувания - сърце, бъбрек или черен дроб. Следователно въпросът за трансплантация на цели органи на свине на хора все още не се обсъжда.

Някои надежди се възлагат на създаването на генетично модифицирани прасета. Ако, като променят генома, свинските клетки са принудени да синтезират човешки гликопротеини на повърхността си, човешката имунна система няма да възприеме такива органи като нещо чуждо. Но този метод все още е на етап лабораторни изследвания и все още е далеч от широкото използване в медицинската практика.

Ползите от прасето като донор

Изборът на прасе като възможен донор на органи не се дължи на генетичния афинитет на това животно към хората. Най -близкият генетично до животните все още е шимпанзето. Но броят на тези маймуни в света се измерва в десетки хиляди, което очевидно не е достатъчно за масово използване. Свинете се колят милиони всяка година.

Що се отнася до тъканната съвместимост, тоест животните, които са по -близо до хората, са мишки, но те не се вписват по размер, а прасетата в това отношение са доста сравними с хората.

Хората отдавна отглеждат прасета, тези животни са добре проучени. Малко вероятно е те да „представят“ някаква неизвестна ужасна болест, която може да се зарази по време на трансплантацията. Прасетата се размножават добре и растат бързо, а отглеждането и поддръжката им са сравнително евтини.

Всичко това води до предпочитание на прасетата пред маймуните, чието използване би превърнало трансплантациите на органи - вече далеч от евтините - в услуга, достъпна само за милиардери.

Учените са доказали, че прасетата са много по -близки до нас от маймуните. Някои свински органи могат да бъдат трансплантирани при хора. Защо така, а не обратното?

Независимо дали ни харесва или не, всички имаме много общи неща със свинете. Ние сме всеядни бозайници, които лесно наддават на тегло и са податливи на грип. Самият факт, че прасетата и хората са бозайници, означава, че споделяме някои гени, което прави ДНК на човека и прасето много сходни.

Учените се позовават на резултатите от проучванията, според които ДНК на прасета и хора са 98 процента сходни, но при това положение мнозина се заблуждават да вярват, че човек е 98% прасе. Количеството генетичен материал, който споделяме с други видове, зависи от това, което сравнявате.

Всички живи организми имат генетична информация, кодирана в дезоксирибонуклеинова киселина (ДНК), разделена на парчета, наречени гени. Информацията се предава от гени с помощта на химикал, наречен рибонуклеинова киселина (РНК). Някои РНК се превеждат във вериги от аминокиселини, които изграждат протеини - градивните елементи на всяка жива клетка.
Учените са открили около 20 000 гена на бозайници, които кодират протеини със сходни основни функции. Така че, ако сравните някои от кодиращите протеини в нашата ДНК, ще откриете, че имаме много общи неща с голям брой бозайници.

Родословие на бозайници въз основа на молекулярно генетични данни. Може да се види, че прасето е по -далеч от човека от мишката, заека и дикобраза.

">