인간과 돼지는 왜 닮은 점이 많을까? 현대 유전체학의 성과 : 돼지와 사람의 유사성

PostNauka는 과학적 신화를 폭로하고 일반적인 오해와 싸웁니다. 우리는 전문가들에게 인체에서 유전자의 역할과 유전 메커니즘에 대한 확립된 아이디어에 대해 논평할 것을 요청했습니다.

유전적으로 돼지는 인간과 가장 가깝다.

사실이 아니다.

이 질문은 테스트하기가 매우 쉽습니다. 인간과 다른 포유류의 게놈 염기서열을 가지고 그들이 누구와 더 닮았는지 확인하기만 하면 됩니다. 그곳에서는 기적이 일어나지 않습니다. 무엇보다도 남자 - 고릴라, 다른 영장류, 설치류. 돼지는 거기에 없거나 근처에 없습니다.

이 경우를 고려하면 돼지의 가장 가까운 친척이 하마와 고래이기 때문에 결과가 재미있을 것입니다. 이것은 분자 진화 생물학의 성공입니다. 고래가 너무 많이 변했기 때문입니다. 형태적 특징그들이 누구처럼 생겼는지 이해하기가 다소 어려웠습니다.

신화의 가능한 근원은 돼지가 인간의 면역 체계가 조직을 인식할 수 있게 하는 단백질이 부족하다는 것일 수 있습니다. 특히 일부 유전자가 추가로 억제된 유전자 변형 돼지의 경우 돼지 장기가 인간에게 이식되는 포유동물 중 최고다. 침팬지가 더 적합하지만 아무도 사람을 구하기 위해 침팬지를 고문하는 것을 허용하지 않습니다.

어쨌든 "유전적으로"는 매우 정확한 용어가 아닙니다. 예를 들어, 유전적으로 사촌이 네 번째 사촌보다 서로 더 가깝다고 말할 수 있습니다. 서로 교배하지 않는 동물을 비교할 때 유전학은 없습니다. 유전학은 두 개체가 교배되었을 때 자손에게 어떤 일이 일어나는지 알려주는 과학입니다. 정확한 용어는 "계통 발생학적", 즉 기원을 반영하는 것입니다. 그리고 공통 기원의 관점에서 볼 때 돼지는 인간보다 개에 가깝습니다.

미하일 겔판드

생물학 박사, Skoltech 생명 과학 센터 교수, 러시아 과학 아카데미 정보 전달 문제 연구소 부소장, 유럽 아카데미 회원, 수상자 A. A. Baeva, 교육부 공공 위원회 위원

유전자는 사람의 모든 개별 특성을 결정합니다

이것은 사실이지만 부분적입니다.

이러한 유전자가 어떻게 작동하는지가 중요하며 이 작업은 많은 요인에 의해 영향을 받을 수 있습니다. 예를 들어, DNA 서열의 개인차, 소위 단일 염기 다형성 또는 SNP. 약 120개의 그러한 SNP는 우리 각자를 부모, 형제 자매와 구별합니다. 또한 DNA 서열에 영향을 미치지 않지만 유전자의 작용에 영향을 미치는 후성 유전적, 즉 초유전적이라고 하는 많은 게놈 변형이 있습니다. 또한 특정 유전자의 발현에 대한 환경의 영향이 다소 크다는 점을 부정할 수 없습니다. 대부분 예시- 일란성 쌍둥이는 게놈이 가능한 한 서로 가깝지만 생리적 및 행동적 측면에서 분명한 차이를 볼 수 있습니다. 이것은 게놈, 후성 유전학 및 외부 요인수요일.

특정 특성의 발현에 대한 유전 및 외부 요인의 기여도를 평가할 수 있습니다. 다운 증후군과 같은 매우 심각한 유전 증후군을 유발하는 질병을 유발하는 돌연변이에 대해 이야기하고 있다면 유전자의 기여도는 100%입니다. 다양한 유형의 암인 파킨슨병과 관련된 "경미한" 고장의 경우 특정 돌연변이가 있는 사람들이 해당 증후군을 나타내는 빈도가 추정되며 몇 퍼센트에서 수십 퍼센트까지 다양할 수 있습니다. 행동 특징과 같이 한 번에 많은 유전자의 작용을 포함하는 복잡한 특성에 대해 이야기한다면 이것은 예를 들어 유전적으로 내려질 수 있는 호르몬의 수준에 영향을 받지만 사회적 환경도 중요한 역할을 합니다. 역할. 따라서 백분율은 매우 명확하지 않으며 특정 기능에 크게 의존합니다.

이 신화는 부분적으로 사실입니다. 모든 사람들은 우리가 DNA 서열에서 서로 다르다는 것을 알고 있습니다. 특정 다형성(돌연변이)과 눈 색깔, 컬 및 빨리 달리는 능력의 연결에 대한 많은 인기 있는 과학 기사가 있습니다. 그러나 모든 사람이 초유전적 요인의 기여에 대해 생각하는 것은 아닙니다. 외부 환경게다가 어떤 기능의 표현에서도 이 기여는 평가하기가 다소 어렵습니다. 분명히 이것이 그러한 신화의 출현 이유입니다.

마리아 슈토바

생물학 후보자, 연구원러시아 과학 아카데미 일반 유전 연구소 세포 기술 유전 기초 연구실

게놈 분석은 인종을 밝힐 수 있습니다

사실이 아니다.

어느 한쪽에 속하는 인종 그룹유전자가 아니라 문화에 의해 결정된다. 가족은 개인이 소속되는 민족 그룹(또는 부모가 다른 민족인 경우 그룹)에 영향을 줍니다. 그러나 이 영향은 유전자가 아니라 양육, 사람이 자란 사회의 전통, 그가 사용하는 언어 및 문화의 다른 많은 특징에 의해 결정됩니다.

물론 모든 사람은 부모로부터 언어와 양육뿐만 아니라 유전자도받습니다. 아이가 어떤 부모 유전자를 갖게 될지는 정자와 난자의 융합에 의해 결정됩니다. 개인의 게놈이 형성되는 것은 바로 이 순간이다. 유전 정보, 환경과의 상호 작용에서 유기체의 추가 발달을 결정합니다.

개별 집단의 고립 과정, 이주와 사람들의 혼합이 산재해 있는 과정은 유전적 "흔적"을 남깁니다. 그룹 내의 결혼 수가 외부로부터의 유전자 유입을 초과하면 그러한 그룹에서 유전자 변이가 축적되어 발생 빈도와 스펙트럼 측면에서 이웃과 구별됩니다.

이러한 차이는 세계의 다른 지역에 살고 다른 민족을 가진 인구 집단을 연구할 때 드러났습니다. 따라서 게놈 분석은 사람의 친척과 조상이 속한 그룹을 보여줄 수 있습니다. 이러한 다소 먼 친척이 이미 인구 유전학에 의해 연구되고 연구 중에 민족성을 나타내는 경우. 그러나 이 분석은 분석된 게놈 소유자의 국적이나 민족성을 나타내지 않습니다. 이 국적은 그의 친척(특히 가까운 친척인 경우)의 국적과 같을 수 있지만 완전히 다를 수도 있습니다.

국제 과학자 컨소시엄은 동물의 유전 암호 해독에 있어 또 다른 발전을 발표했습니다. 이번에는 국내 돼지(Sus scrofa domesticus)와 그 가까운 친척인 멧돼지(Sus scrofa)의 게놈이 완전히 시퀀싱되었습니다. 새로운 연구의 첫 번째 세부 사항은 네이처(Nature) 저널에 게재되었습니다.

연구 공동 저자인 네브래스카 대학의 Ronnie Green은 "돼지 게놈을 밝혀내고 이 정보를 공개할 수 있었던 것은 매우 중요합니다. 돼지는 인간 질병에 대한 생물 의학 연구의 모델"이라고 말했습니다.

돼지 DNA는 26억 개의 염기쌍으로 구성되어 있으며 거의 ​​22,000개의 유전자를 포함하고 있습니다. 연구자들은 돼지의 유전자 코드의 개별 부분을 인간, 생쥐, 개, 말 및 소의 게놈과 비교했습니다. 이를 통해 돼지 진화의 새로운 세부 사항을 발견하고 흥미로운 기능그들의 생리학.

연구자들은 유럽과 아시아의 다른 지역에서 온 10종의 멧돼지 종의 유전자 코드를 비교함으로써 고대 조상이 유라시아를 가로질러 이동한 그림을 재구성했습니다. 거의 백만 년 전에 유럽과 아시아 라인이 분리되었다는 것이 밝혀졌습니다.

일리노이 대학의 Lawrence Schook은 "이러한 가지들은 아주 오래전에 갈라져 이제 아종이라고 말할 수 있습니다. 우리는 동양과 서양 돼지 품종 간에 동일한 차이를 발견했습니다. 이것은 돼지가 독립적으로 길들여졌음을 분명히 보여줍니다. 서부 유라시아와 동아시아에서."

과학자들은 가축 돼지의 일부 유전자 그룹이 상당히 빠른 진화적 변화를 겪었음을 발견했습니다. 이것은 특히 후각을 담당하는 면역 유전자에 해당됩니다. 예를 들어, 그들은 바이러스에 저항하는 인터페론 단백질을 암호화하는 39개의 유전자를 발견했습니다. 이는 인간의 2배입니다.

흥미롭게도 후각이 잘 발달된 돼지는 맛이 좋지 않습니다. 따라서 쓴맛 수용체를 담당하는 유전자가 거의 없습니다. 이것은 사람이 역겹다고 생각하는 것을 행복하게 먹을 수 있도록 합니다. 단 음식과 짠 음식을 구별하는 수용체에서도 상당한 차이가 발견되었습니다.

과학자들은 이러한 특징이 인간이 돼지를 애완동물로 선택한 이유를 설명할 수 있다고 추측합니다. 그들은 사람들이 먹지 않는 것으로 먹일 수 있습니다.

돼지에 대한 현대의 수요에 관해서는 돼지와 인간의 개별 장기와 조직의 놀라운 유사성이 한몫했습니다. 덕분에 돼지는 인간 질병 연구의 주요 대상이되었습니다. 그리고 그런 점에서 DNA 시퀀싱 과정에서 얻은 데이터는 그러한 작업의 진정한 보물입니다.

Wageningen University의 작업 관리자인 Martien Groenen은 "우리는 비만, 당뇨병, 파킨슨병, 알츠하이머병과 같은 인간의 질병과 관련된 많은 유전자를 발견했습니다.

최신 연구는 의사뿐만 아니라 농부에게도 도움이 될 것입니다. 국내 돼지(멧돼지)의 야생 사촌은 여전히 ​​풍부하게 발견됩니다. 야생 동물... 이것은 연구자들이 애완 동물에게 새로운 특성을 부여하기 위해 번식 목적으로 사용할 수 있는 유전자를 야생에서 찾을 수 있음을 의미합니다.

예를 들어, 유전적 도구를 사용하면 생산된 돼지고기의 품질, 사료 효율성 및 질병에 대한 동물의 저항성을 향상시킬 수 있습니다.

동물의 장기를 사람에게 이식하는 것은 그리 쉬운 일이 아닙니다. 이식된 장기는 수용자의 연령, 체형 및 체중에 적합해야 하며 유전적 적합성이 요구됩니다. 인간 기증자조차도 매우 신중하게 선택됩니다. 다른 종의 생물에 대해 무엇을 말할 수 있습니까?

그러나 의료 행위의 필요에 따라 조건이 달라집니다. 인간과 가장 가까운 생물인 침팬지가 장기 기증자가 될 것이라고 가정하는 것이 논리적일 것이지만 이식 전문의는 눈을 ... 돼지로 돌렸습니다. 과학과는 거리가 먼 사람들은 이 점에서 다윈의 이론 전체에 의문을 제기하기까지 했습니다.

이종이식: 신화와 현실

돼지의 장기를 인간에게 대량 이식할 것이라는 추측은 크게 과장됐다. 현재까지 의학은 심장 판막, 연골 및 힘줄과 같은 기계적으로 기능하는 조직의 이식을 넘어서지 않았습니다. 이식 전에 조직은 항원을 파괴하고 수용자의 신체에서 이러한 조직의 거부를 피하기 위해 특수 화학 물질과 초음파로 처리됩니다. 이러한 이식편조차도 처리 중에 손상되기 매우 쉬워 생존이 불가능하며 심장, 신장 또는 간과 같은 더 복잡한 형성에 대해 무엇을 말할 수 있습니까? 따라서 전체 돼지 장기를 인간에게 이식하는 문제는 아직 논의되지 않았습니다.

일부 희망은 유전자 변형 돼지의 생성에 고정되어 있습니다. 게놈을 변경하여 돼지 세포가 표면에서 인간 당단백질을 합성하도록 강제된다면 인간 면역 체계는 그러한 장기를 외계인으로 인식하지 못할 것입니다. 그러나 이 방법은 아직 실험실 연구 단계에 있으며 의료 현장에서 널리 사용되는 것과는 거리가 멀다.

기증자로서의 돼지의 이점

가능한 장기 기증자로 돼지를 선택한 것은 인간에 대한 이 동물의 유전적 친화성 때문이 아닙니다. 동물과 유전적으로 가장 가까운 것은 여전히 ​​침팬지입니다. 그러나 세계에 있는 이 원숭이의 수는 수만 마리로 측정되며 대량 사용에는 분명히 충분하지 않습니다. 매년 수백만 마리의 돼지가 도살됩니다.

조직 호환성, 즉 인간에 더 가까운 동물은 생쥐이지만 크기에 맞지 않으며 이와 관련하여 돼지는 인간과 상당히 비슷합니다.

사람들은 오랫동안 돼지를 사육해 왔으며, 이 동물들은 잘 연구되었습니다. 이식 중에 계약될 수 있는 알려지지 않은 끔찍한 질병을 "제시"할 것 같지는 않습니다. 돼지는 번식력이 좋고 빠르게 성장하며 사육 및 유지비가 비교적 저렴합니다.

이 모든 것이 사람들로 하여금 원숭이보다 돼지를 더 선호하게 만들고, 이를 사용하면 이미 저렴하지 않은 장기 이식을 억만장자만이 사용할 수 있는 서비스로 전환할 수 있습니다.

과학자들은 돼지가 원숭이보다 우리와 훨씬 더 가깝다는 것을 증명했습니다. 일부 돼지 장기는 인간에게 이식될 수 있습니다. 왜 그렇게 하고 그 반대도 마찬가지입니까?

좋든 싫든 우리 모두는 돼지와 공통점이 많습니다. 우리는 쉽게 살이 찌고 독감에 걸리기 쉬운 잡식성 포유류입니다. 돼지와 인간이 포유류라는 바로 그 사실은 인간과 돼지의 DNA가 유사한 일부 유전자를 공유한다는 것을 의미합니다.

과학자들은 돼지와 인간의 DNA가 98% 유사하다는 연구 결과를 참고하지만, 이 상황에서 많은 사람들이 사람이 98% 돼지라고 잘못 믿게 만듭니다. 우리가 다른 종과 공유하는 유전 물질의 양은 비교 대상에 따라 다릅니다.

모든 살아있는 유기체는 유전 정보, 디옥시리보핵산(DNA)에 암호화되어 있으며 유전자라고 불리는 부분으로 나뉩니다. 정보는 다음을 사용하여 유전자에서 전송됩니다. 화학적 인리보핵산(RNA)이라고 합니다. 일부 RNA는 모든 살아있는 세포의 구성 요소인 단백질을 구성하는 아미노산 사슬로 번역됩니다.
과학자들은 유사한 기본 기능을 가진 단백질을 암호화하는 약 20,000개의 포유류 유전자를 발견했습니다. 따라서 우리 DNA의 코딩 단백질 중 일부를 비교하면 많은 포유류와 공통점이 많다는 것을 알게 될 것입니다.

분자 유전 데이터를 기반으로 한 포유류의 가계도. 돼지는 쥐, 토끼, 고슴도치보다 사람과 더 멀리 떨어져 있음을 알 수 있습니다.

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