Paveldimumas ir genetika: skirtumai, ryšiai ir įtaka gyvybei
Terminai „paveldimas“ ir „genetinis“ yra susiję, tačiau turi skirtingas reikšmes. Paveldimumas reiškia bruožus ar savybes, kurie perduodami iš tėvų vaikams. Genetika plačiau reiškia genų variacijas, kurios gali būti paveldėtos nuo gimimo arba įgytos vėliau, dažnai dėl aplinkos ar gyvenimo būdo veiksnių. Visi paveldimi bruožai yra genetiniai, bet ne visi genetiniai bruožai yra paveldimi. Norint tai geriau suprasti, verta susipažinti su paveldimomis ir genetinėmis ligomis. Daugelis ligų, įskaitant cukrinį diabetą ir vėžį, yra veikiami tiek paveldimų, tiek genetinių veiksnių. Tai reiškia, kad net jei šios ligos yra paveldimos, dažnai įtakos turi ir kiti gyvenimo būdo bei (arba) aplinkos veiksniai. Šiame straipsnyje išsamiau nagrinėjami terminai „paveldimas“ ir „genetinis“. Taip pat pateikiami pavyzdžiai, iliustruojantys jų tarpusavio ryšį.
Skirtumas tarp paveldimo ir genetinio terminų
Nors terminas „genetinis“ dažnai vartojamas kaip sinonimas terminui „paveldimas“, šie žodžiai nebūtinai reiškia tą patį. Genetika yra genetinės variacijos ir to, kaip genai nurodo mūsų kūnams vystytis ir funkcionuoti, tyrimas. Genetinis bruožas yra tas, kuris yra nulemtas individo genetinės sandaros, bet nebūtinai perduodamas iš tėvų vaikams per genus. Paveldimumas yra genetikos dalis, kuri sutelkia dėmesį į tai, kaip tam tikri bruožai ir sąlygos perduodami iš vieno ar abiejų tėvų per genus. Jei kažkas yra paveldima, tai gali būti tiesiogiai susieta su asmens šeimos istorija. Jei kažkas yra paveldima, tai taip pat yra genetiška. Tačiau atvirkščiai negalima teigti: jei kažkas yra genetiška, tai nebūtinai perduodama iš asmens tėvų. Genetiniai pokyčiai taip pat gali atsirasti dėl įvairių išorinių veiksnių.
Kas yra somatinės mutacijos?
Kai kurie genetiniai pokyčiai atsiranda dėl DNR pokyčių, kurie įvyksta po apvaisinimo arba per asmens gyvenimą. Šie pokyčiai vadinami somatinėmis mutacijomis arba somatiniais variantais. Somatines mutacijas sukelia spontaniškai, kai DNR yra pažeista ir nepašalinama DNR replikacijos metu, t. y. proceso, kai DNR yra kopijuojama naujų ląstelių gamybai. DNR replikacijos klaidos gali sukelti somatines mutacijas naujai susidariusiose DNR grandinėse. Žmonės taip pat patiria somatines mutacijas kaip natūralią senėjimo dalį. DNR pažeidimai, kurie sukelia somatines mutacijas, taip pat gali atsirasti dėl:
- Poveikio aplinkos toksinams ar taršai
- Saulės ultravioletinių spindulių poveikio
- Kai kurių virusinių infekcijų, pvz., žmogaus papilomos viruso (HPV), kuris užgrobia DNR ir sukelia somatines mutacijas
- Laisvųjų radikalų (DNR pažeidžiančių molekulių) kaupimosi dėl gyvenimo būdo veiksnių, pvz., netinkamos mitybos, rūkymo ir pernelyg didelio alkoholio vartojimo
Somatines mutacijos gali prisidėti prie daugelio genetinių ligų atsiradimo. Tačiau šios mutacijos ir bet kokios dėl jų atsirandančios savybės ar būklės yra genetinės, o ne paveldimos, nes jos negali būti perduotos ateities palikuonims.
Kas yra lytinės mutacijos?
Lytinės mutacijos, taip pat žinomos kaip lytiniai variantai ir paveldimos mutacijos, yra mutacijos, kurios atsiranda reprodukcinių ląstelių (spermatozoidų ir kiaušinėlių) DNR ir yra paveldimos apvaisinimo metu. Su lytinės mutacijomis yra susijusios keletas paveldimų ligų, įskaitant:
- Cistinė fibrozė: Ši gyvenimą trumpinanti paveldima liga sukelia sunkų plaučių, virškinimo sistemos ir kitų organų pažeidimą. Žmonės, sergantys cistine fibroze, yra paveldėję dvi CFTR geno lytinės linijos mutacijas - po vieną iš kiekvieno iš tėvų.
- Huntingtono liga: Šią progresuojančią smegenų ligą sukelia HTT geno mutacija. Kad vaikas paveldėtų šią mutaciją, pakanka, kad ją turėtų tik vienas iš tėvų.
- Lyncho sindromas: Šis paveldimas sindromas sukeliamas lytinės ląstelės mutacija viename iš kelių nesutapimų taisymo (MMR) genų, arba genų, kurie paprastai padeda taisyti klaidas DNR replikacijos metu. Žmonės, sergantys Lyncho sindromu, turi didesnę riziką susirgti įvairių tipų vėžiu, ypač gaubtinės žarnos vėžiu.
Lytinių ląstelių mutacijos paveldėjimas iš vieno ar abiejų tėvų negarantuoja, kad susirgsite su ja susijusia liga, tačiau padidina riziką. Genetiniai tyrimai ir reguliarūs ligų patikrinimai gali žymiai sumažinti paveldimų ligų riziką.
Paveldimos ir genetinės ligos
Tiek paveldimi, tiek genetiniai veiksniai gali turėti įtakos įvairioms ligoms, įskaitant vėžį, Alzheimero ligą ir diabetą.
Vėžys
Vėžys išsivysto dėl ląstelių DNR mutacijų, dėl kurių ląstelės pradeda nekontroliuojamai dalytis. Dėl šios priežasties jis pirmiausia laikomas genetine liga. Kai kurios genetinės mutacijos, sukeliančios vėžį, yra paveldimos, tai reiškia, kad jos yra paveldimos iš tėvų ir padidina vėžio riziką. Kai vėžys pasitaiko šeimoje, jis paprastai laikomas paveldimu vėžiu. Pavyzdžiai yra mutacijos BRCA1 ir BRCA2 genuose, kurios yra susijusios su padidėjusia krūties ir kiaušidžių vėžio rizika. Šie vėžiai, kaip ir kiti paveldimi vėžiai, kuriuos sukelia paveldimos lytinių ląstelių mutacijos, dažnai pasitaiko šeimose. Tačiau vėžys taip pat gali būti sukeltas genetiniais veiksniais, kurie nėra paveldėti iš tėvų, pvz., saulės spindulių ar tabako poveikis, kurie pažeidžia DNR ir sukelia žalingas genų mutacijas.
Alzheimerio liga
Alzheimerio liga yra progresuojanti neurodegeneracinė liga, kuri paveikia atmintį, mąstymą ir elgesį. Mažiau nei 5 % visų Alzheimerio ligos atvejų yra paveldimi. Paveldima Alzheimerio liga yra sukelta vienos genų mutacijos, kuri perduodama šeimose. Žmonės, sergantys paveldima Alzheimerio liga, gali pradėti rodyti simptomus jau 30-40 metų amžiaus. Ši Alzheimerio ligos forma vadinama ankstyva šeiminė Alzheimerio liga (EOFAD). Daugumai žmonių, sergančių Alzheimerio liga, tiksli priežastis nėra aiški. Tačiau manoma, kad jos vystymuisi įtakos turi genetiniai veiksniai, taip pat aplinkos ir gyvenimo būdo veiksniai, kurie daro įtaką genų veikimui.
Cukrinis diabetas
1 tipo ir 2 tipo cukrinis diabetas turi skirtingas priežastis. 1 tipo cukrinis diabetas atsiranda, kai imuninė sistema klaidingai puola kasos ląsteles, gaminančias insuliną. 2 tipo cukrinis diabetas atsiranda, kai kasa negamina pakankamai insulino, o organizmo ląstelės blogai reaguoja į insuliną. Šeimos ir dvynių tyrimai rodo, kad 20-80 % diabeto atvejų yra paveldimi. Be to, tyrimai rodo, kad žmonės, kurių pirmos eilės giminaičiai serga 2 tipo cukriniu diabetu, yra tris kartus labiau linkę susirgti šia liga nei žmonės, kurių šeimoje nėra šios ligos atvejų. Tačiau cukrinis diabetas nėra visiškai paveldimas. Tyrėjai mano, kad žmonės, sergantys 1 ir 2 tipo cukriniu diabetu, paveldi genetinį polinkį į šią ligą, o tada kažkas aplinkoje ją išprovokuoja. Šaltas oras, tam tikros virusinės infekcijos ir mityba ankstyvoje vaikystėje - tai visi galimi veiksniai, susiję su cukrinio diabeto išsivystymu.
Paveldimumas ir genetika senėjimo procese
Genetinė senėjimo teorija teigia, kad ilgaamžiškumą taip pat lemia mūsų genai, ir kai kurie tyrimai, pvz., tyrimai su identiškais dvyniais, patvirtina šią hipotezę. Kiti tyrimai rodo, kad žmogaus gyvenimo trukmė tik apie 25 % priklauso nuo paveldimumo, o daug didesnę įtaką turi gyvenimo būdo veiksniai, tokie kaip mityba ir fizinis aktyvumas, bei žalingi įpročiai, tokie kaip rūkymas ar piktnaudžiavimas alkoholiu.
Atsakymas į klausimą „gamtos ar auklėjimo įtaka“
Dėka sparčiai besivystančios epigenetikos mokslo srities, klausimas „gamtos ar auklėjimo įtaka“ nebėra diskusijų objektas. Ši nauja mokslinių tyrimų sritis rodo, kaip aplinkos veiksniai („auklėjimas“) gali paveikti genų išraišką („gamtos įtaka“). Tai paaiškina, kodėl genetiškai identiški dvyniai turi skirtingus įgūdžius, elgesį, sveikatą ir kt. Trumpai tariant, atsakymas į diskusiją apie gamtą ir auklėjimą yra toks, kad beveik visada tai yra abu.
SVARBIAUSIA
Paveldimos savybės perduodamos iš tėvų, o genetinės savybės gali būti paveldėtos arba atsirasti dėl kitų veiksnių. Somatinių mutacijų yra genetiniai pokyčiai, kurie atsiranda dėl tokių veiksnių kaip saulės spinduliai ir negali būti perduoti vaikams.
Paveldimumas - organizmo gebėjimas perduoti genetinę informaciją, koduojančią organizmo požymius, palikuonims. Bet kuris gyvas organizmas, atsiradęs lytinio dauginimosi būdu, paveldi unikalų genetinės informacijos rinkinį. Tai reiškia, kad kiekvienos rūšies individui būdingi tam tikri saviti bruožai. Spalvą, dydį ir formą lemia tai, kaip genai perduodami iš vienos kartos į kitą. Daugelis gyvų organizmų atrodo panašūs, pvz., vienas žvirblis į kitą. Tačiau gyvūnai ir augalai, atsiradę lytinio dauginimosi būdu, visada skiriasi nuo savo giminaičių. Tai sukuriama kelių procesų pagalba: mejozės, nes susidarant lytinėms ląstelėms į jas patenka atsitiktinės chromosomos su savo aleliais, taip pat labai svarbus atsitiktinis ląstelių susiliejimas apvaisinimo metu - niekas negali nuspėti, pvz., kuris spermatozoidas su kuriuo alelių rinkiniu susijungs su kiaušialąste, kurios alelių rinkinys taip pat atsitiktinis, krosingoveris - chromosomų apsikeitimas fragmentais mejozės metu, dėl kurio sukuriama dar didesnė genų rinkinių įvairovė, platinimasis - paprastai organizmai siekia „pasėti“ savo rūšį plačiam areale, kad būtų sudaromos sąlygos poruotis su kuo didesne įvairove tos pačios rūšies organizmų, taip didėja tikimybė išplatinti naudingus rūšiai požymius, kurie galėjo nepriklausomai atsirasti vienuose ar kituose organizmuose. Kintamumas yra būtinas rūšiai egzistuoti, nes tik sukuriant didesnę organizmų įvairovę sudaroma galimybė rūšiai išlikti kintant aplinkos sąlygoms.
Dauguma žmogaus ląstelių turi du poras sudarančių, arba homologinių, chromosomų rinkinius. Juose yra sekos (kartu ir genai), kurios išsidėsčiusios atitinkamomis poromis - vadinamaisiais aleliais. Aleliai yra alternatyvios tos paties sekos atmainos. Dominantinis alelis - geno alelis, lemiantis dominuojančio požymio susidarymą. Jis nustelbia recesyvinį alelį. Žymimas didžiąja raide, jis paprastai pasireiškia gyvo organizmo fenotipe. Genai egzistuoja daugiau negu viena forma. Kiekviena forma, arba alelis, gali turėti skirtingą poveikį gyvo organizmo požymiams, arba fenotipui. Pavyzdžiui, akių spalvą kontroliuojančiame lokuse vienas alelis gali nulemti mėlynas akis, o kitas - rudas. Daugeliu atvejų veiklus, arba ekspresuotas, būna tik vienas iš dviejų alelių. Recesyvinis alelis - alelis, lemiantis nustelbiamojo požymio susidarymą. Jį nustelbia dominantinis alelis. Jeigu recesyvinis alelis pateks į porą su dominantiniu aleliu, jis bus neveiklus. Tačiau recesyvinis alelis vis tiek yra genetinės informacijos, arba genotipo, dalis. Tai reiškia, kad jis gali būti perduotas kitai kartai.
Genetiniai tyrimai rodo, kad požymiai paveldimi ne atsitiktiniu būdu. Jie laikosi nuspėjamų matematinių modelių. Šie modeliai vadinami pagal juos atradusį Gregorą Johaną Mendelį. Per lytinį dauginimąsi aleliai sukeičiami tarsi kortos kaladėje. Tačiau šis sukeitimas ne visada būna labai kruopštus. Aleliai, esantys arti vienas kito toje pačioje chromosomoje, dažnai pasilieka kartu, taigi yra perduodami kaip viena grupė. Lytinėse chromosomose yra daug alelių, tarp jų ir lytį nulemiančių alelių. Tai reiškia, kad kai kurie požymiai yra būdingi vienai lyčiai, bet būna reti arba išvis nepasireiškia kitoje lytyje. Krosingoveris mejozės metu pergrupuoja genomo sekas. Tai įvyksta atsitiktinai - atsitiktiniu DNR molekulės pertvarkymu arba chromosomų skaičiaus ar formos pakitimu. Tokie pokyčiai vadinami mutacijomis. Jeigu mutacija įvyksta lytinėje ląstelėje, ji gali būti perduota iš vienos kartos į kitą. Mutacijos yra gyvų organizmų kintamumo šaltinis.
Genetika - mokslas apie paveldimumą: apie tai, kaip perduodami požymiai. Mokslininkai dažnai atlieka bandymus, per kuriuos užauginama daug bakterijų, augalų arba gyvūnų kartų. Genetinėje inžinerijoje mokslininkai sąmoningai pakeičia genotipus, perkeldami genus iš vieno organizmo į kitą. Šitaip genetikai inžinieriai gali suteikti organizmui požymius, kurių šis paprastai neturi. Bakterijos, gautos genetinės inžinerijos būdu, gali būti panaudotos gaminti tokioms medžiagoms kaip žmogaus hormonai.
Pelė - dažnai sutinkamas ir daug žalos padarantis smulkus graužikas. Šaltuoju metų laiku įsikuria arčiau žmonių- namuose, rūsiuose, sandėliavimo patalpose. Minta žmonių maisto produktais, užteršdami juos šlapimu ir išmatomis. Apgraužia baldus, drabužius, knygas, ar net laidus. Vasarą dažniausiai gyvena laukuose. Minta grūdais, augalų sėklomis. Naminės pelės padengtos trumpais plaukais, šviesiai rudos ar pilkai juodos spalvos, šviesesniu pilvu. Jų ausys ir uodega taip pat plaukuoti, bet mažiau nei pats kūnas. Suaugusios pelės sveria apytikriai 12 - 30 gramų ir gali užaugti iki 20 cm nuo nosies iki uodegos galiuko. Naminės pelės žinomos kaip galinčios labai greitai daugintis. Viena patelė gali turėti iki 8 vadų per metus ir atsivesti apie šešis jauniklius vienoje vadoje. Po 21 dieną trunkančio nėštumo peliukai gimsta pliki, akli ir visiškai priklausomi nuo motinos. 21 dienos amžiaus jaunikliai atjunkomi nuo motinos ir jau gali patys trumpam išeiti iš lizdo tyrinėti aplinkos. Paprastai naminės pelės įsikuria laukuose, žolingose ar miškingose vietose, lizdus suka netoli prieinamo maisto šaltinio, mėgsta tamsias, saugias vietas. Smalsios iš prigimties, naminės pelės praleidžia dieną klajodamos po teritoriją, tyrinėdamos tai, kas nauja ar neįprasta. Naminė pelė-gausiausia pelinių graužikų rūšis Lietuvoje. Kai temperatūra lauke pradeda kristi, naminės pelės, kadangi nežiemoja lauke, pradeda ieškoti šiltesnės vietos gyventi. Nors paprastai jos aktyvesnės vakare, bet įmanoma pamatyti naminę pelę, šmirinėjančią žmonių namuose ir dienos metu. Kur yra pelių, yra ir išmatų. Šie maži išmatų gniutuliukai paprastai randami ten, kur buvo apsilankiusios pelės. Žmonės gali supainioti naminių pelių išmatas su amerikietiško tarakono išmatomis. Nors jų dydis ir forma panašūs, pelių išmatose yra plaukų, nes pelės save nusilaižo. Kadangi pelės tyrinėja savo teritoriją, jos dažnai palieka pėdsakus ant paviršių. Naminės pelės žinomos savo gebėjimu graužti įvairius daiktus. Dažnai drožlės ir kitos graužimo liekanos yra pirmi žalos požymiai. Naminės pelės linkusios įkurti savo lizdą iš medžiagų, kurios suteikia tamsos ir saugumo, pavyzdžiui, iš izoliacinių ar kitų minkštų medžiagų. Naminės pelės šlapimo kvapas vaidina svarbią rolę bendraujant su kitais graužikais. Dažnai graužikai pažymi teritoriją, kad pritrauktų pateles ar atbaidytų patinus. Kad pelės negalėtų patekti į namus, visi plyšiai, įtrūkimai, skylės ir tarpai, didesni už rašiklio kamštelį, turėtų būti užlipdyti cementu ar kitu mišiniu. Švara taip pat gali turėti teigiamą efektą. Pavalgius indus reikia iš karto išplauti. Maistas turėtų būti laikomas stikliniuose ar metaliniuose induose su sandariais dangčiais. Kai namuose jau užsiveisė pelių, prevencinės priemonės nebepadės. Graužikas 9-13 cm ilgio, uodega 8-13,5 cm ilgio. Kailis šiurkštus. Nugarinė pusė su juostomis. Pilvo pusė yra šviesesnė nei nugaros. Apsigyvena sausose upių lankose, kur auga vešli žolė, kalnų papėdėse, dirbamuose laukuose. Aktyvios dieną. Išsirausia nesudėtingus urvus su viena įėjimo anga. Kartais žemės paviršiuje iš žolių, lapų, samanų įsirengia lizdus.
Projektai
Steigėjas
Informacinis rėmėjas
