 Действие геновТо, что мы рассматривали до сих пор, можно назвать цитологическими механизмами наследственности; о том, каким именно образом гены определяют возникновение того или иного признака, говорилось мало. Лишь при обсуждении развития пола было отмечено, что установление определенного генотипа и его фенотипическое проявление разделены длительным процессом дифференцировки. Действительно, очень редко удается доказать прямую связь между наличием какого-то определенного гена и развитием соответствующего конкретного признака. По большей части признак возникает в результате взаимодействия нескольких генов, а один ген проявляет свое действие в нескольких признаках. Примеры такого плейотропизма уже приводились. Так, было показано, что при фенилкетонурии симптом экскреции фенилпиро-виноградной кислоты сочетается с умственной отсталостью.
Выражение того или иного гена может быть еще более разнообразным. Например, при синдроме Лоуренса — Муна — Бидла наличие одного гена в двойной дозе проявляется в тучности, умственной отсталости, полидактилии и недоразвитии половых органов (гипогенитализм). При арахнодактилии — синдроме удлинения пальцев рук и ног — наряду с основными имеются и другие аномалии скелета, а также аномалии глаз и сердца. Морфогенетическая связь этих множественных аномалий с изменением одного гена не во всех случаях прослежена полностью.
Однако все признаки гипогенитализма при синдроме Лоуренса — Муна — Бидла определяются одним и тем же фактором — недостаточностью гона-дотропинов, а вместе с тем известно, что и другие факторы, в том числе поражение гипоталамуса, приводящее к тучности, уменьшают секрецию этих гормонов. У крыс встречается наследуемый по Менделю синдром поражения почти всей костной системы и внутренних органов; было показано, что вся совокупность патологических признаков связана с нарушением образования хрящевой ткани. Подобные ситуации показывают, что чем ближе мы подходим к непосредственному действию гена, тем сильнее сужается класс определяемых этим геном продуктов, так что есть основания полагать, что каждый ген контролирует синтез только одного белка, чаще фермента.
Это гипотеза «один ген — один белок»; теперь ее предпочитают формулировать как гипотезу «один ген один полипептид», но и в таком виде она иногда нуждается в дополнительных пояснениях, например в случае синтеза молекул иммуноглобулинов у млекопитающих; тем не менее известно много фактов в ее пользу, полученных главным образом при изучении обмена у бактерий и грибов. У человека единственное не¬посредственное действие гена фенилкетонурии — это недостаточность или отсутствие фенилаланин — гидроксилазы. Все другие симптомы фенилкетонурии можно объяснить, исходя из этого изменения. Это не означает, что ген фенилкетонурии в отличие от своего аллеля дикого тина не образует никакого продукта. Просто продукт действия этого гена не обладает способностью превращать фенилаланин в тирозин. Такой эффект может быть вызван совершенно незначительным изменением в химической структуре фермента. Теперь легко понять, почему взаимозамещение аллелей, контролирующих группы крови, оказывает такое локальное действие.
По-видимому, группоспецифические вещества по своему происхождению очень близко стоят к непосредственным продуктам действия генов, и, кроме того, эти вещества не оказывают существенного влияния на формирование других признаков.
Поскольку первичным действием каждого гена является синтез определенного полипептида, то легко понять, что большинство признаков зависит от совместного действия многих генов. Развитие любой морфологической системы определяется огромным количеством биохимических реакций, и изменение одной из этих реакций способно в той или иной степени изменить весь курс морфогенеза. Так, например, функция зрения определяется не единичным геном, а целой группой генов, продукты действия которых сложным образом взаимодействуют между собой в течение всей жизни индивидуума и обеспечивают развитие и поддержание функций глаз и мозга. Нарушение целостности этой системы под действием генетических факторов или факторов внешней среды может привести к слепоте.
Вот почему так много генов могут обусловить слепоту. Как с генетической, так и с клинической точки зрения слепота представляет собой гетерогенный признак. Развитие хрусталика определяется одними генами, а развитие сетчатки или роговицы — другими. Слепота же может возникнуть при дефектах любой из этих, а также многих других структур.В ряде случаев генетика может улавливать более тонкие различия, чем клиническая медицина. Рассмотрим случай пигментного ретинита, при котором пигмент мигрирует из тапетума в сетчатку, где его можно увидеть при помощи офтальмоскопа. Перемещение пигмента приводит к ночной слепоте и постепенному сокращению поля зрения. В тяжелых случаях наступает полная слепота. Степень поражения зрения различна, но выделить какие-либо четкие типы не удается. Есть основания предполагать, что развитие пигментного ретинита определяют по крайней
мере три различных гена: два аутосомных (один рецессивный и один доминантный) и сцепленный с полом рецессивный ген. Клинически удается выделить только случаи пигментного ретинита, определяемые аутосомкым рецессивным геном; в этих случаях ретинит сопровождается глухотой. Не известно, является ли действие этих генов кумулятивным; поскольку гены пигментного ретинита относя;гс*я -к редко встречающимся, до сих пор не было описано случаев одновременного присутствия нескольких гонов пигментного ретинита у одного индивидуума, хотя теоретически такие случаи вполне возможны. |
