Traducción de Beijing Shuangxiong
Palabras clave: herencia; variación; mutación genética
La herencia es un fenómeno similar entre padres e hijos, que también se conoce como el dicho "cosecharás melones si siembras melones, y cosecharás frijol si siembras frijol". Su esencia es que los organismos obtienen materiales del medio ambiente de acuerdo con los métodos y vías de desarrollo de sus padres, y producen copias similares a sus padres. La herencia es relativamente estable y los organismos no cambian fácilmente las vías y métodos de desarrollo heredados de sus padres. Por lo tanto, la apariencia, los hábitos de comportamiento y el excelente carácter de los padres pueden reproducirse en la descendencia, e incluso pueden parecerse a sus padres. Los defectos y enfermedades genéticas de los padres también pueden transmitirse a la descendencia.
La herencia es el atributo básico de todos los seres vivos. Mantiene el mundo biológico relativamente estable y permite a los humanos comprender el mundo biológico, incluidos ellos mismos.
La variación se refiere a las diferencias entre padres e hijos, hermanos e individuos de una misma especie. Como dice el refrán: "Una madre da a luz a nueve hijos, y los nueve hijos son diferentes". No hay dos individuos absolutamente idénticos en el mundo, incluidos los gemelos. Esto demuestra plenamente que la estabilidad genética es relativa y la variación es absoluta.
La herencia biológica y la variación son dos aspectos de una misma cosa. La herencia puede variar y la variación se puede heredar. Un padre normal y sano puede dar a luz a un niño con defectos genéticos en inteligencia y físico, y transmitir los defectos genéticos (variaciones) a la siguiente generación.
La base material de la herencia y la variación Durante décadas se ha debatido en el campo de la genética si la herencia y la variación biológicas tienen una base material. En el campo de la biología moderna, se reconoce que el material genético de los organismos son los cromosomas a nivel celular y los genes a nivel molecular, y su componente químico es el ácido desoxirribonucleico (ADN). En algunos procariotas que no tienen ADN, como el virus del mosaico del tabaco, el ARN es el material genético.
Las células eucariotas tienen un núcleo estructuralmente completo y muchos orgánulos en el citoplasma. El material genético de los organismos eucariotas son los cromosomas en el núcleo de la célula. Pero el citoplasma también presenta determinadas funciones genéticas en algunos aspectos. La conexión material entre los padres humanos y su descendencia es el esperma y los óvulos, y los materiales con funciones genéticas en el espermatozoide y los óvulos son los cromosomas. Según la información genética contenida en el ADN de los cromosomas, el óvulo fertilizado se convierte en una descendencia similar a sus padres.
En primer lugar, el misterio de la herencia y la variación.
Como dice el refrán: "Cosecharás melones si siembras melones, y cosecharás frijoles si siembras frijoles". Ésta es la característica fundamental de la herencia biológica. Los seres humanos, como otros seres vivos, siempre conservan algunas características básicas de sus padres (padres) durante el reemplazo de generaciones. Esta es la llamada herencia. Pero la descendencia será diferente de sus padres y algunas diferencias aún son obvias. ¿Cuál es la diferencia entre hijos y padres? ¿Elegante? ¿culpa? ¿llamar? ¿Cuál es la base de la vida de Huaimu?
La variación hereditaria y hereditaria está determinada por el material genético. Este material genético es el gen en los cromosomas de la célula. Como la mayoría de los seres vivos, los cromosomas humanos están formados por hebras de ADN (ácido desoxirribonucleico) y los genes son segmentos específicos de hebras de ADN. Debido a que los cromosomas de los padres se transmiten a la descendencia a través del proceso reproductivo, esto crea herencia. Los cromosomas también pueden distorsionarse durante la vida o el proceso de reproducción de un organismo, y pueden ocurrir mutaciones dentro de los genes, lo que lleva a mutaciones.
Por ejemplo, la genética señala que la hija de un padre con daltonismo generalmente no presenta daltonismo, pero ha adquirido el gen del daltonismo de sus padres, y su hijo también sufrirá daltonismo. en la próxima generación debido a la adquisición del gen del daltonismo.
Observamos muchas especies vivas a nuestro alrededor: animales, plantas, microorganismos y humanos.
Aunque hay muchos tipos, después de muchos años, las personas siguen siendo personas, las gallinas siguen siendo gallinas, los perros siguen siendo perros, las hormigas, los elefantes, los melocotoneros, los sauces y diversas flores y plantas, etc. Miles de seres vivos aún pueden mantener sus propias características, incluidas la estructura morfológica y las funciones fisiológicas. Es precisamente por esta característica genética en el mundo biológico que varias criaturas de la naturaleza pueden sobrevivir, vivir de manera ordenada y reproducirse.
Quizás te preguntes, los organismos se transmiten de generación en generación, y la estructura morfológica y las funciones fisiológicas de cada organismo deberían ser exactamente iguales, pero ¿por qué los hijos que nacen de padres tienen sus propias características? Por poner otro ejemplo, si se trasplantan piel o riñones de diferentes personas entre sí, se producirá un rechazo y ninguna de las partes podrá aceptarlo. ¿Cómo explicar esto? Los resultados de las investigaciones de los científicos nos dicen que además de los fenómenos genéticos, también existen fenómenos de mutación en el mundo biológico, es decir, existen diferencias entre los individuos. Por ejemplo, no es raro que una pareja tenga hijos que lucen diferentes. Los padres feos dan a luz a hijos hermosos, los padres mediocres dan a luz a hijos inteligentes. Es difícil encontrar dos personas idénticas en el mundo. Incluso los gemelos idénticos pueden parecer idénticos a los ojos de los forasteros, pero sus padres, que viven con ellos día y noche, pueden notar las sutiles diferencias entre ellos. Este fenómeno se llama mutación. La mayor variación en los humanos se debe a diferentes combinaciones de genes heredados de los padres. Cada niño recibe la mitad de sus genes de su padre y la otra mitad de su madre. Aunque cada niño recibe la misma cantidad de genes, el contenido es diferente, por lo que cada niño es una nueva combinación, diferente tanto de padres como de hermanos, creando diferencias entre ellos. Es precisamente debido a la variación que los humanos tenemos muchos grupos étnicos. La gente puede reconocer fácilmente a Zhang San y Li Si entre la multitud. Si no hubiera mutaciones, todos serían iguales y la sociedad estaría en muchos problemas. Además de las diferencias en apariencia, las variaciones también incluyen variaciones en las proteínas, la sustancia básica que forma el cuerpo. Cada persona tiene su propia proteína única. Entonces, si trasplantas piel o un órgano de una persona a otra, puede ocurrir rechazo debido a diferencias en las proteínas entre los dos.
Otro tipo de mutación es una mutación genética, que a menudo es inducida por condiciones ambientales. Este gen mutado puede transmitirse a la siguiente generación. Las mutaciones en muchos genes pueden causar enfermedades genéticas.
Las variaciones también pueden deberse enteramente a factores ambientales, como la claudicación después de la polio y la demencia después de la encefalitis. Estos rasgos son causados por factores ambientales, porque la infección viral daña algunos tejidos y conduce a funciones fisiológicas anormales. No es un cambio en el material genético, por lo que no es un problema genético y no se transmitirá a la siguiente generación.
En definitiva, herencia y variación son dos aspectos inseparables de los fenómenos genéticos. Disponemos de material genético de nuestros padres que garantiza que nuestras características humanas básicas permanezcan sin cambios con el tiempo. Las mutaciones continúan ocurriendo durante el proceso de herencia y todos se desarrollan y crecen en un entorno determinado, lo que conduce a la diversidad humana.
En segundo lugar, la teoría científica de la variación genética
1.1 Bases moleculares de la herencia
(A) Formas existentes de material genético
( 1) Los cromosomas son portadores de material genético y la información genética está contenida en moléculas de ADN en forma de genes.
(2) Cada célula humana contiene dos genomas, y el ADN de cada genoma constituye un genoma.
(3) El genoma amplio incluye el genoma cromosómico nuclear y el genoma mitocondrial; p>
(4) Alrededor del 90% del genoma del cromosoma nuclear humano son secuencias repetitivas de ADN, y el 10% es de secuencia única.
(5) Las familias multigénicas son una de las estructuras importantes en los genomas eucariotas; uno.
(B) Estructura y función de los genes
1.2, Estructura molecular de los genes eucarióticos
(1), La secuencia de ADN de un gen consta de una secuencia codificante y no Compuesto por secuencias codificantes. La secuencia codificante es discontinua y está separada por secuencias no codificantes, formando una disposición en mosaico de fragmentos, por lo que se denomina gen fragmentado, la secuencia codificante se denomina exón y la secuencia no codificante se denomina intrón;
(2) La región de conexión entre cada exón e intrón tiene una secuencia altamente conservada y consistente, llamada conexión exón-intrón, es decir, el extremo 5' de cada intrón. Los dos nucleósidos son GT y el El extremo 3' es AG, que se denomina regla GT-AG;
(3) Los genes eucariotas varían mucho en tamaño y la relación entre exones e intrones no es fija;
(Entre las dos hebras de la molécula de ADN, la hebra 5'→3' se llama hebra codificante y su secuencia de bases almacena información genética; la hebra 3'→5' se llama hebra anticodificante, que es ARN sintético plantilla.
(5) Hay una región no codificante fuera del primer exón y del último exón de cada gen roto, llamada secuencia flanqueante, que tiene una serie de secuencias reguladoras. Estas estructuras regulan la expresión génica. :
① Promotor: Ubicado en el punto de inicio de la transcripción del gen, es el sitio de unión de la ARN polimerasa y puede iniciar la transcripción del gen.
② Potenciador: Ubicado aguas arriba o aguas abajo del. punto de inicio de la transcripción genética, puede mejorar la transcripción del promotor y mejorar la eficiencia de la transcripción;
③Terminador: una secuencia ubicada aguas abajo de la región no codificante 3', que proporciona la señal de terminación de la transcripción <. /p>
1.3, Replicación de genes
(1), La replicación de genes se basa en la replicación del ADN y cada molécula de ADN tiene múltiples unidades de replicación (replicones);
(2 ) Cada replicador tiene un origen de replicación, la replicación bidireccional comienza desde el origen y se forman horquillas de replicación en ambos lados del origen;
(3) La ADN polimerasa solo puede operar en 3 de la cadena de ADN A. El núcleo de desoxinucleósido se agrega al 'extremo, por lo que la replicación solo puede proceder en la dirección 5'→3';
(4) La nueva hebra en la misma dirección que la horquilla de replicación se replica de manera continua y rápida, lo que se llama cadena principal y replicación. La replicación de la nueva cadena opuesta a la bifurcación es discontinua (los fragmentos de Okazaki deben sintetizarse en presencia de cebadores de ARN y luego se agrega un trozo de ADN bajo la acción de la ADN ligasa), y la replicación. la velocidad es más lenta y se llama cadena inferior, por lo tanto, la replicación del ADN es una replicación semiintermitente.
(5) Las moléculas de ADN replicadas contienen una hebra antigua y una nueva, por lo que la replicación del ADN es semiconservadora; replicación.
1.4, expresión génica.
La expresión génica es el proceso en el que la información genética contenida en las moléculas de ADN se transcribe y traduce en proteínas biológicamente activas, o el ARN transcrito ejerce una función. efecto funcional
(1), Transcripción: Es el proceso de síntesis de ARN utilizando ADN como plantilla bajo la catálisis de la ARN polimerasa
①El ARN recién sintetizado se denomina ARN nuclear heterólogo. (también llamado ARN nuclear heterólogo, HNRNA);
②hnRNA puede formar ARNm maduro solo después de procesos como "capping", "tailing" y splicing
(2) Traducción: El proceso de utilizar el ARNm como plantilla para guiar la síntesis de proteínas.
①Cada tres bases adyacentes en la molécula de ARNm son tripletes, que pueden determinar un aminoácido, llamado codón
②La mayoría; de los productos iniciales después de la traducción no tienen función y requieren procesamiento adicional en proteínas con cierta actividad.
1.5, Regulación de la expresión genética (comprensión de la teoría del operón)
1.6, Mutación genética
(1), El concepto de mutación genética: la mutación genética es ADN Los cambios en la secuencia de nucleótidos de la molécula conducen a cambios en la información codificante del código genético, lo que resulta en cambios en los aminoácidos de la proteína del producto de expresión genética, provocando así cambios en el fenotipo.
(2) Métodos de mutación genética
① La sustitución de bases también se denomina mutación puntual, incluidas la conversión y la transversión. Las consecuencias pueden provocar efectos biológicos como mutaciones sinónimas, mutaciones sin sentido, mutaciones sin sentido o mutaciones de terminación (mutaciones extendidas).
(2) La mutación por desplazamiento de marco se refiere al aumento o disminución de uno o varios pares de bases en un sitio determinado de la molécula de ADN, lo que resulta en cambios en toda la información de codificación genética posterior al sitio.
③Cuando el ADN de microsatélites mutado dinámicamente o las secuencias cortas repetidas en tándem, especialmente las secuencias repetidas de trinucleótidos, están cerca de los genes o ubicadas en secuencias genéticas, el número de repeticiones aumentará significativamente de generación en generación, lo que resultará en la aparición de ciertas enfermedades genéticas.
(3) Reparación de mutaciones genéticas
① La reparación por escisión es un proceso de reacción enzimática de varios pasos. Primero, se extirpa el sitio del ADN dañado y luego se sintetiza un fragmento y se liga al sitio extirpado para reparar el daño.
② La reparación por recombinación, también conocida como reparación post-replicación, se refiere a que después de que el ADN se daña y se producen dímeros de timina (T-T), cuando el ADN se copia al sitio dañado, el sitio correspondiente a T-T Se produce una brecha que crea un punto de ruptura en la cadena completa de ADN. En este momento, bajo la acción de la proteína recombinante, la cadena original completa se recombina con la cadena hija recombinante y el fragmento de nucleótido de la cadena madre complementa la deleción en la cadena hija. Bajo la acción de la ADN polimerasa, se sintetiza un fragmento de ADN monocatenario para llenar la muesca de la cadena original recombinante, y luego el nuevo fragmento se conecta a la cadena antigua a través de un enlace fosfodiéster bajo la acción de la ADN ligasa, completando así la proceso de reparación.
2. La base celular de la herencia
Cromatina: En el núcleo en interfase, la cromatina tiene diferentes estados funcionales y diferentes grados de plegamiento, pudiendo dividirse en eucromatina y heterocromatina. 1. La eucromatina está en estado desenrollado en la fase intercelular, tiene actividad transcripcional, está suelta y está ligeramente teñida; 2. La heterocromatina está concentrada en la fase intercelular, con poca o ninguna actividad transcripcional y está profundamente teñida; está en La porción de heterocromatina de los cromosomas nucleares en interfase muestra una estructura especializada. Hay dos tipos: (1). En el núcleo en interfase de mujeres con cromatina X normal, hay un cuerpo ovalado teñido de oscuro con un tamaño de aproximadamente 65438 ± 00 nm (comprenda la hipótesis de Lyon). (2) Después de teñir los núcleos de las células masculinas en interfase con cromatina Y normal con tintes fluorescentes, se pueden ver en los núcleos fuertes cuerpos fluorescentes redondos u ovalados con un diámetro de aproximadamente 3 nm.
Cromosoma: 1. Estructura cromosómica Durante la metafase de la mitosis, cada cromosoma tiene dos cromátidas, llamadas cromosomas hermanos. Los dos monómeros están conectados por el centrómero y la depresión en el centrómero se estrecha y se denomina constricción primaria. El centrómero divide el cromosoma en un brazo corto (P) y un brazo largo (Q). Al final de los brazos corto y largo hay un sitio especial llamado telómero. En los brazos largo y corto de algunos cromosomas también hay partes deprimidas y estrechadas, llamadas constricciones secundarias. Hay una estructura esférica al final del brazo corto del cromosoma acrocéntrico humano llamada satélite. 2. Tipos de cromosomas Los cromosomas humanos se dividen en tres tipos: cromosomas mesocéntricos, cromosomas mesocéntricos y cromosomas acrocéntricos. 3. Número de cromosomas El número de cromosomas en las células somáticas humanas (células diploides, 2n) es 46 (23 pares, 2n=46), de los cuales 22 pares son autosomas y 1 par son cromosomas sexuales (los dos cromosomas sexuales en las mujeres son cromosomas XX con la misma forma; los machos tienen solo un cromosoma X y el otro es un cromosoma Y más pequeño. Las células germinales normales (células haploides, n) tienen 23 cromosomas (n=23);
(3) Cariotipo humano normal: El análisis del número de cromosomas y las características estructurales morfológicas se denomina análisis de cariotipo. 1. Cariotipo sin bandas Según el sistema de Denver, los 46 cromosomas de las células humanas normales se dividen en 23 pares y 7 grupos (grupos A, B, C, D, E, F y G). Al describir el cariotipo, primero escriba el número total de cromosomas (incluidos los cromosomas sexuales), luego el signo "," y finalmente los cromosomas sexuales. El cariotipo masculino normal se describe como 46,xy; el cariotipo femenino es 46,XX. 2. El cariotipo de tipo bandas utiliza varios métodos de tinción especiales. Los cromosomas aparecen como franjas claras y oscuras o claras y oscuras a lo largo del eje largo, por lo que también se le llama tipo de bandas. Según las regulaciones ISCN, al describir una banda específica, se deben especificar cuatro elementos: ① número de cromosoma; ② número de brazo; ③ número de área;
Leyes básicas de la herencia: La ley de Mendel de combinación libre de fenómenos de segregación y la ley de Morgan de intercambio en cadena constituyen las leyes básicas de la herencia, generalmente conocidas como las tres leyes de la herencia. La ley de separación dice que los rasgos genéticos tienen diferencias recesivas obvias, por lo que un par de rasgos con diferencias recesivas obvias se denominan rasgos relativos. Los rasgos dominantes en rasgos relativos están controlados por genes dominantes, mientras que los rasgos recesivos están determinados por un par de genes recesivos homocigotos. Los heterocigotos suelen presentar características del gen dominante. Los genes existen en pares en las células somáticas. Cuando forman gametos, se separan entre sí y entran en diferentes células hijas. Durante la meiosis, los cromosomas homólogos se separan entre sí y entran respectivamente en diferentes células germinales. Esta es la base citológica de la regla de segregación. La ley del libre ensamblaje significa que cuando los organismos forman gametos, diferentes pares de genes actúan de forma independiente, pueden separarse y combinarse, y pueden combinarse en el mismo gameto con igualdad de oportunidades. La combinación aleatoria de cromosomas no homólogos durante la meiosis de las células germinales es la base citológica de la ley de combinación libre. La ley del intercambio de ligamiento significa que los genes ubicados en el mismo cromosoma están vinculados entre sí. A menudo se transmiten juntos (la ley del ligamiento), pero a veces se producen separación y recombinación porque se intercambian pares de alelos en cromosomas homólogos.
En la meiosis, la asociación e intercambio de cromosomas homólogos es la base citológica de la regla de intercambio.
Herencia de rasgos unigénicos: Si un rasgo genético está controlado por un par de genes, se denomina herencia de rasgos unigénicos. Los rasgos de un solo gen también se denominan rasgos de calidad. 1. Los alelos que determinan un determinado rasgo genético obedecen a la ley de segregación cuando se transmiten; 2. Cuando los genes que determinan dos rasgos genéticos se ubican en diferentes pares de cromosomas, la transmisión de estos dos rasgos monogénicos se ajusta a la ley de combinación libre. 3. Si los genes que determinan dos rasgos genéticos están situados en el mismo par de cromosomas, su transmisión obedecerá a la ley del intercambio de ligamientos.
Herencia de rasgos poligénicos: los rasgos controlados por poligenes suelen ser diferentes de los rasgos de un solo gen, y su variación suele ser una variación cuantitativa continua, denominada rasgos cuantitativos. Cada par de genes tiene poco efecto en la formación de rasgos poligénicos y se denomina gen de efecto menor. Los efectos de los microgenes tienden a ser acumulativos. Los rasgos genéticos poligénicos no sólo se ven afectados por la base genética poligénica sino también por factores ambientales. (Familiarizarse con la hipótesis de la herencia poligénica y comprender las características de la herencia poligénica)
Variación genética: (1) anomalías y enfermedades cromosómicas; anomalías cromosómicas;
distorsión digital<; /p> p>
Cambios de aneuploidía
Haploide
Poliploide
Fecundación hermafrodita, fertilización hermafrodita, duplicación nuclear
Cambios de aneuploidía
Subdiploidía
No disyunción cromosómica, pérdida cromosómica.
Hiperdiploide
Deformación estructural
Del (eliminación)
Afectada por muchos factores, como factores físicos, factores químicos, factores biológicos , etc.
Duplicación
Inversión (inv)
Translocación
Cromosoma en anillo
Cromosoma dicéntrico
Cromosomas de brazos iguales
1. Hay dos o más líneas celulares de cariotipo en un individuo. Este individuo se llama quimera.
2. Hay dos formas de describir las aberraciones estructurales cromosómicas: simple y detallada.
(2) Enfermedades genéticas humanas monogenéticas 1 y enfermedades autosómicas dominantes (EA).
(1) Características de las familias con EA: ① El gen causante está ubicado en un cromosoma autosómico y la herencia no tiene nada que ver con el género ② Al menos uno de los padres es paciente, pero la mayoría son heterocigotos; Si el paciente tiene una relación normal Cuando un individuo se casa, el riesgo de tener descendencia es 1/2 ④ Se puede observar transmisión continua en el pedigrí;
(2) Otros tipos de EA: ① Dominancia incompleta o semidominancia significa que el fenotipo de los heterocigotos se encuentra entre homocigotos dominantes y homocigotos recesivos (2) Dominio irregular El sexo significa que los heterocigotos no necesariamente muestran una correspondencia correspondiente; síntomas por alguna razón, e incluso si están enfermos, el grado de la enfermedad es diferente (3) * * * Dominante significa que un par de alelos no son recesivos y dos alelos no son recesivos Las funciones de los genes se pueden expresar. en el estado heterocigoto; (4) Dominio retardado, los heterocigotos con genes dominantes que causan enfermedades no muestran los síntomas correspondientes en los primeros años de vida y sus funciones no aparecen hasta cierta edad.
2. Enfermedades genéticas autosómicas recesivas
(1) Características de las familias AR: ① La herencia del gen de la enfermedad no tiene nada que ver con el género y la incidencia de la enfermedad es igual. en hombres y mujeres; ② Pacientes Los padres suelen ser fenotípicamente normales, pero ambos son portadores del gen de la enfermedad. Aproximadamente 65.438+0/4 de los hermanos del paciente pueden estar afectados, 3/4 tienen un fenotipo normal, pero 2/3 de aquellos con un fenotipo normal son probablemente portadores. ③ No existe un fenómeno de transmisión continua en el árbol genealógico y, a menudo, es esporádico. ④ La tasa de incidencia de descendencia consanguínea es mayor que la de descendencia no consanguínea;
(2) Enfermedades AR comunes: fenilcetonuria, albinismo, sordera congénita, alta miopía y anemia falciforme.
3. Al menos una de las partes es paciente; ③ Entre los descendientes de pacientes masculinos, todas las hijas son pacientes y todos los hijos son normales entre los descendientes de pacientes femeninos, el riesgo para cada hijo es 1/ 2; ④ La transmisión continua se puede ver en el pedigrí.
(2) Enfermedad XD común: raquitismo resistente a la vitamina D.
4. Los hijos pueden enfermarse, pero las hijas no; ③Debido a la herencia cruzada, los hermanos, tíos, primos y sobrinos del paciente tienen cada uno la mitad del riesgo; su padre debe ser un paciente y su madre debe ser una paciente. Debe ser portadora o paciente.
(2) Enfermedades XR comunes: hemofilia A y daltonismo rojo-verde.
5.Las enfermedades ligadas al Y (YL) son heredadas por todos los varones.
(3) Enfermedades genéticas poligénicas
1. Varios conceptos importantes sobre las enfermedades genéticas poligénicas
(1), el riesgo de enfermedades genéticas poligénicas Perceptualmente, el riesgo de enfermedades poligénicas está determinada por una base genética poligénica.
(2) La susceptibilidad depende de bases genéticas y factores ambientales, que determinan si un individuo es susceptible a la enfermedad.
(3) Umbral de incidencia: cuando la susceptibilidad de un individuo alcanza un cierto nivel, es decir, cuando alcanza un límite, el individuo enfermará. Este límite de susceptibilidad se denomina umbral.
(4) Heredabilidad En las enfermedades genéticas poligénicas, la susceptibilidad se ve afectada tanto por la base genética como por factores ambientales. El grado en que la base genética juega un papel se llama heredabilidad o heredabilidad. Generalmente expresado como porcentaje (%).
2. Características de las enfermedades genéticas poligénicas
(1) Existe una tendencia a la agregación familiar y la tasa de incidencia de los familiares de los pacientes es mayor que la de la población general; /p>
(2) Con el A medida que disminuye el nivel de familiares, el riesgo de la enfermedad en los familiares del paciente disminuye rápidamente;
(3) En el matrimonio consanguíneo, el riesgo de la enfermedad en en niños aumenta;
(4) Existen diferencias raciales (o étnicas) en la enfermedad.
Tercero, herencia y variación contemporáneas
El borrador de trabajo del Proyecto Genoma Humano se completó el 26 de junio de este año, pero llevará algún tiempo completar el ensamblaje de los 3 mil millones bases. Se espera que el momento sea junio del próximo año. Incluso si se completa el "mapa fino" del proyecto del genoma humano, para nosotros, comprender la función de los genes humanos es sólo el comienzo. Se necesitarán al menos 40 años para comprender plenamente la función de los genes y sus interacciones. No hace falta decir que se trata de una tarea enorme.
Hasta ahora existe controversia sobre el número de genes contenidos en todo el genoma humano. Algunas personas dicen que es 30.000, mientras que otras dicen que es 6.543,8+0,4.000. Hay una gran diferencia. En toda la secuencia del genoma humano, solo hay un 1% de diferencias, lo que lleva a diferencias de raza, color de piel, altura, ojos, obesidad, susceptibilidad a enfermedades, etc. Además de seguir estudiando el número y la función de los genes, también es una cuestión que queda por resolver hasta qué punto los genes se ven afectados por entornos externos y factores internos y si esos cambios pueden transmitirse de generación en generación.
Las cuestiones anteriores involucran la categoría de epigenética. La teoría de la posformación es la ciencia de los cambios semipermanentes en la actividad genética a través de vías químicas distintas a las mutaciones de bases habituales. Se ha debatido la importancia de la teoría del éxito de los recién llegados. Si existe una base científica, será la clave para explicar las diferencias entre diferentes individuos e incluso diferentes especies, y también será un mecanismo importante para la aparición de enfermedades.
Expresión de diferentes genes: Los genes contienen instrucciones para sintetizar proteínas. El proceso de síntesis de proteínas se denomina expresión génica. Sin embargo, los genetistas saben desde hace mucho tiempo que las modificaciones de grupos químicos en las bases de las cadenas de ADN pueden regular la expresión genética y afectar la síntesis de proteínas. El método de modificación más común es la metilación de genes (un grupo metilo es un grupo compuesto por un átomo de carbono y tres átomos de hidrógeno), es decir, agregar un grupo metilo a un gen a menudo termina la expresión genética.
A través de estudios en algunos mamíferos, los investigadores han descubierto que esta modificación solo existe en los individuos y no se transmite a la descendencia porque esta modificación a menudo se elimina en los espermatozoides y los óvulos. Recientemente se descubrió que el rasgo posterior a la formación puede heredarse en ratones. En experimentos realizados por el Dr. Whitelaw, químico de la Universidad de Sydney, ratones genéticamente idénticos se parecían más a sus madres que a sus padres. Porque heredan el patrón de metilación del ADN del óvulo de su madre. Este tipo de metilación juega un papel muy importante en la determinación del color del pelaje de los ratones.
Extensos datos de investigación del equipo del Dr. Whitelaw demuestran la necesidad de identificar firmas epigenéticas hereditarias antes de descubrir cómo los animales transmiten características físicas o susceptibilidad a enfermedades a su descendencia. Si los rasgos epigenéticos son hereditarios, entonces las enfermedades que causan deberían transmitirse entre familias como las mutaciones genéticas ordinarias.
El equipo llevó a cabo un estudio en profundidad sobre cómo se desactivan y expresan los marcadores de posformación en ratones durante el paso. Los investigadores introdujeron un gen que produce un tipo específico de glóbulo rojo, llamado transgén, en el genoma de ratones con las mismas características genéticas (los ratones que recibieron el gen se llamaron ratones transgénicos). Se descubrió que los transgenes de estos ratones transgénicos se expresaban de diferentes maneras. Algunos ratones genéticamente modificados expresaron el gen en el 40% de sus glóbulos rojos, mientras que otros no expresaron ninguno en absoluto. Al mismo tiempo, el equipo también estudió el color del pelaje de los ratones y descubrió que el aumento de la metilación del ADN relacionado con el color del pelaje estaba relacionado con la no expresión (o expresión "silenciosa") del transgén. Sin embargo, en este caso, los cambios adquiridos pueden provenir tanto de los padres como de los padres.
Curiosamente, aunque el silenciamiento de la expresión genética puede durar al menos tres generaciones, no es irreversible. Cuando los ratones descendientes de este tipo se aparearon con ratones no similares, no se encontró silenciación de metilación ni expresión en la descendencia, y el transgén pudo expresarse en las crías. Si este fenómeno de silenciamiento y reactivación de genes se produce de forma natural, podría explicar las diferencias entre individuos y generaciones.
La teoría de la descendencia también puede explicar las diferencias entre especies. Recientemente, Dilg Mann de la Universidad de Princeton alteró los rasgos genéticos de varios ratones al cruzar dos ratones similares. Estos ratones no pudieron aparearse entre sí normalmente y su descendencia híbrida mostró un crecimiento anormal. Los investigadores creen que este crecimiento anormal está relacionado con patrones de metilación alterados en los genes de la descendencia híbrida. Especulan que los efectos epigenéticos son tan significativos que sólo cambiando estas características se pueden crear nuevas especies.
Como todos sabemos, la aparición de especies es el resultado de la acumulación gradual de variación genética. Sin embargo, Dilger-Mann cree que esta hipótesis no puede explicar la rápida aparición de algunas especies. Por tanto, la hipótesis de la aparición tardía de especies tiene ciertas ventajas. Por ejemplo, la metilación puede detener rápidamente la expresión de un gen completo y provocar cambios fundamentales. Este cambio es suficiente para evitar que nuevas variedades se crucen con las antiguas y, especialmente, que surjan nuevas variedades.
Cuatro. Conclusión
Expresión de genes mutados: Muchos biólogos desprecian esta hipótesis. Aunque las secuencias genéticas no pueden explicar completamente las características de los animales, al menos pueden explicar algunas enfermedades causadas por mutaciones genéticas.
Los defensores de la hipótesis de la mutación genética de la enfermedad utilizan el cáncer como ejemplo clásico para ilustrar cuántos errores de base en el nivel del ADN individual pueden conducir a tumores. Sin embargo, el Dr. Dusberg de la Universidad de California, Berkeley, no está de acuerdo y argumenta que el cáncer no es causado por anomalías genéticas sino por otra forma de anomalía cromosómica post-emergente.
Según la hipótesis de la mutación del gen del cáncer, las mutaciones genéticas que guían la división y la muerte celular interrumpen el proceso normal de división y muerte celular, lo que conduce a un crecimiento celular descontrolado. Sin embargo, recientemente un equipo de investigación dirigido por el Dr. Dusberg informó que hasta ahora nadie ha demostrado que genes mutados puedan convertir células normales en células cancerosas. También señala que si el gen mutado tiene un efecto significativo en la división celular, es muy extraño por qué, en algunos casos, la mutación se convierte en cáncer meses o incluso años después. Él cree que el problema podría explicarse por el fenómeno de la aneuploidía anaplásica, lo que significa que las células tienen un número incorrecto de cromosomas.
Cuando las células se dividen, los cromosomas se organizan ordenadamente y se distribuyen a las células hijas a través del huso, una estructura proteica. Dusberg especuló que las sustancias químicas que causan cáncer podrían afectar el huso, provocando que las células hijas tuvieran más o menos cromosomas. Debido a la inestabilidad de este cromosoma no coincidente, los cromosomas se mezclan entre sí durante la división celular y se produce una recombinación no natural.
La mayor parte de la recombinación es esencial para la célula, pero acaba creando una célula que se divide de forma anormal. La probabilidad de producir tales células anormales es muy pequeña, y este evento de baja probabilidad puede explicar por qué la exposición a carcinógenos tarda tanto en que las células se vuelvan cancerosas. La aneuploidía celular es una característica destacada de más de 5.000 tumores.
A diferencia de las mutaciones de bases individuales, los aumentos o disminuciones en el número de cromosomas producen cambios significativos en la representación celular. Porque los cambios en el número de cromosomas (es decir, aneuploidía) pueden provocar cambios en la actividad de miles de proteínas, no sólo de una o dos, lo que lleva a una división celular descontrolada. Si esta hipótesis es cierta, entonces las estrategias que intentan tratar el cáncer mediante la reparación de oncogenes en sitios específicos son ineficaces.
El Dr. Duesberg es conocido por su hipótesis de hace 10 años. Él cree que el virus de la inmunodeficiencia humana no causa el SIDA.
Una serie de estudios sobre el VIH y el SIDA han demostrado que la teoría de Duesberg es completamente ridícula. Esto dañó gravemente su reputación, por lo que sus otras teorías fueron fácilmente ignoradas. Sin embargo, su hipótesis de la aneuploidía parece tener mérito. La prevalencia de aneuploidía en el cáncer requiere mayor aclaración.