ляют потомство очень редко. В клетках большинства больных содержится 47 хромосом (одна лишняя хромосома 21 пары), очень редко хромосомный набор больного состоит из 46 хромосом. Но и в этом случае хромосома 21 представлена в трех копиях, причем одна из копий транслоцирована на другую хромосому (часто это бывает длинное плечо хромосомы 14; см. рис. 21.28). Объединившиеся хромосомы 21 и 14 достаются ребенку от одного из родителей. В клетках этого родителя содержится по 45 хромосом; фенотипически такой человек

N=45

Синдром Дауна N=46

Трисомик по хромосоме 14

N=46

(ие выявлены)

Моносомик по хромосоме 14,

N =45 (не выявлены)

Моносомик по хромосоме 21,

N = 45 (не выявлены)

Рис. 21.28. Синдром Дауна, обусловленный транслокацией хромосом 14-21. В потомстве фенотипически нормального носителя транслокации (имеющего 45 хромосом в наборе)

могут быть дети нормальные фенотипически и генотипически, нормальные фенотипически, но являющиеся носителями перестройки, и, наконец, больные с синдромом Дауна.

нормален, однако его можно назвать носителем, поскольку некоторым из своих детей он передает хромосому с транслокацией 14-21.

Синдром Дауна-одно из наиболее распространенных тяжелых наследственных заболеваний; он встречается примерно у одного из каждых 700 живых новорожденных. Частота возникновения описанного хромосомного нарушения оценивается как 7,3 на 1000, т.е. впятеро выше, чем при рождении; 4/5 зародышей-трисомиков по хромосоме 21-гибнет при спонтанных абортах. Вероятность рождения ребенка с синдромом Дауна возрастает с возрастом матери. У женщин старше 40 лет дети с синдромом Дауна рождаются в 40 раз чаще, чем у двадцатилетних (рис, 21.29). (Эта возрастная зависимость относится к синдрому Дауна, обусловленному трисомией, но не касается более редких случаев, связанных с транслокацией хромосом 21 и 14.) Другие факторы, такие, как возраст отца или число уже рожденных женщиной детей, по-видимому, не влияют на вероятность возникновения синдрома Дауна. Трисомия возникает при слиянии нормальной гаметы с гаметой, содержащей две гомологичные хромосомы в результате неправильного расхождения хромосом в мейозе. Зависимость доли новорожденных с синдромом Дауна от возраста матери связана, вероятно, с увеличением частоты нерасхождения хромосом в мейозе.

Синдромы Патау и Эдвардса-два других тяжелых заболевания, связанных с аутосомной анеуплоидией. Синдром Патау возникает при три-сомии по хромосоме 13 и встречается примерно у одного из 5000 новорожденных. Наиболее характерные признаки этого заболевания -расщепление губы и нёба («заячья губа» и «волчья пасть»); с ним связаны также серьезные нарушения зрения и деятельности нервной и сердечно-сосудистой систем. Больные дети погибают обычно в течение первых трех месяцев жизни; некоторые доживают до пяти лет. Синдром Эдвардса возникает при трисомии по хромосоме 18. При этом синдроме нарушения нормального развития затрагивают практически все системы органов. Частота синдрома среди новорожденных точно не известна, но составляет около 1 на 10000. Средняя продолжительность

Дополнение 21.3. Амниоцентез

Амниоцентез-это метод пренатальной диагностики врожденных заболеваний. С помощью хирургического шприца берется проба амниотической жидкости объемом 10-15 мл. После центрифугирования содержащиеся в ней клетки плода культивируют и определяют в них число хромосом (рис. 21.30). Надосадочную жидкость подвергают биохимическим исследованиям, направленным на обнаружение различных отклонений в метаболизме. Проба обычно берется между 14 и 16 неделями беременности. Если при амниоцентезе выявляются серьезные нарушения, такую беременность рекомендуют прекратить.

Анализ амниотической жидкости особенно важен при беременностях, сопряженных с высоким риском. Это, в частности, относится к случаям, когда относительно обоих родителей известно, что они являются носителями рецессивного гена, ответственного за одну и ту же серьезную наследственную болезнь. Амниоцентез необходим, если возраст матери превышает 35 лет, когда сильно возрастает вероятность рождения ребенка с синдромом Дауна, а также в тех случаях, когда один из родителей-носитель хромосомной транслокации. Например, при обследовании группы беременных женщин (155 человек), для которых вероятность рождения ребенка с синдромом Дауна была высока, удалось выявить 10 трисомиков по 21 хромосоме.

жизни при синдроме Эдвардса-6 месяцев, однако некоторые из больных доживают до десяти лет.

Известна у человека и анеуплоидия по половой хромосоме. При наличии в клетках одной Х-хромосомы в отсутствие Y-хромосомы возникает синдром Тернера (это единственный известный у человека случай моносомии). Страдающие синдромом Тернера стерильны. Фенотипиче-ски это женщины с почти атрофированными яичниками и слабо развитыми вторичными половыми признаками. В число других характерных признаков синдрома Тернера входят низкий рост, деформация грудной клетки, крыловидная шея. Синдром Тернера обычно не сопровождается умственной неполноценностью. Встречается это заболевание с частотой примерно 1 на 5000 живых новорожденных. Более часто, а именно у одной из 700 женщин, количество Х-хромосом превышает две. Как правило, это особи, имеющие генотип XXX, однако выявлены женщины с четырьмя и большим числом Х-хромосом (см. табл. 21.3). Для женщин с трисомией по Х-хромосоме характерны пониженная плодовитость и, как правило, умственная отсталость.

Синдром Клайнфельтера встречается у одного из 500 мужчин и обычно связан с трисомией типа XXY, хотя с этим же синдромом бывают связаны и другие кариотипы, а именно XXYY, XXXY, XXXXY и XXXXXY. Обладатели таких кариотипов-стерильные мужчины с некоторой склонностью к женоподобию; у них недоразвиты мужские гонады, слабо развит волосяной покров на теле и увеличены молочные железы. Некоторые из носителей кариотипа XXY умственно отсталы, но у большинства коэффициент интеллектуальности-в пределах нормы. В среднем, с увеличением числа Х-хромосом растет вероятность умственной отсталости. Сводка основных отклонений от нормы при анеу-плоидии у человека представлена в табл. 21.3.

Интересным случаем анеуплоидии у человека является трисомия типа XYY. Большинство обладателей такого кариотипа-нормальные

Таблица 21.3. Нарушения, связанные с различными типами анеуплоидии у человека

Хромосомы

Синдром

Частота среди новорожденных

Дауна Патау Эдвардса

1/700

1/5000

1/10000

1/5000

1/700

1/1000

1/500

мужчины, несколько выше среднего роста. Среди населения в целом мужчины с кариотипом XYY встречаются с частотой 1 на 1000; тогда как среди заключенных в тюрьмах их в 20 раз больше, т. е. около 2%. Казалось бы, это свидетельствует о большей склонности к преступности мужчин с кариотипом XYY по сравнению с обычными мужчинами. Однако следует подчеркнуть, что лишь малая доля обладателей кариотипа XYY-это заключенные в тюрьмах и пациенты психиатрических. больниц. Среди населения в целом доля клиентов этих учреждений составляет, вероятно, около 0,2%; если 2% от них составляют обладатели кариотипа XYY, то это значит, что среди населения доля заключенных и психически больных с таким генотипом равна 2/1000-2/100, т.е. около 4 на 100000. Известно, что частота кариотипа XYY примерно составляет 0,1%, следовательно, среди носителей кариотипа XYY доля заключенных и госпитализированных психических больных равна (4/100000)/(1/1000), т.е. около 4% по сравнению с 0,2% среди населения в целом.

Анеуплоидия по половым хромосомам, так же как и по аутосомам, возникает в результате неправильного расхождения хромосом в мейозе. Слияние нормальной гаметы с Х-хромосомой и гаметы, в которой половая хромосома отсутствует, дает зиготу, из которой развивается девочка с синдромом Тернера. Синдром Клайнфельтера может возникать в результате слияния либо нормальной гаметы, содержащей Y-хромосо-му, с гаметой типа XX, либо нормальной гаметы с Х-хромосомой и гаметы типа XY.

Неправильное расхождение хромосом может происходить и в митозе. В результате возникают мозаики-особи, у которых не все клетки обладают одинаковым генотипом. Неправильное расхождение хромосом может произойти при первом же клеточном делении зиготы или позднее, что и определяет степень мозаицизма (рис. 21.31). Среди носителей мозаичных кариотипов чаще всего встречаются люди с клетками XY и XYY. Фенотипическое отклонение от нормы в случаях мозаицизма зависит от доли клеток различных типов, т. е. от стадии развития, на которой произошло неправильное расхождение хромосом.

Полиплоидия

Полиплоидами называются организмы с тремя и более наборами хромосом. Если число хромосом в наборе диплоидного организма обозначить 2N, то триплоидным называется организм с числом хромосом 3N, тетраплоидным-4ЛГ, пентаплоидным-SJV и т.д. (рис. 21.4).

Полиплоидия редко встречается у животных, но довольно широко распространена у растений. У животных полиплоидные ряды известны в основном среди гермафродитов (организмов с мужскими и женскими органами), например у земляных червей и у видов с партеногенетическими самками (самками, дающими жизнеспособное потомство без оплодотворения), например, у некоторых жуков, бабочек, клопов, ракообразных, рыб и саламандр. Полиплоидные виды есть во всех крупных группах растений. Около 47% всех цветковых растений-это полиплоиды (табл. 21.4). Полиплоиды широко распространены также среди папоротников, но редко встречаются у голосеменных (хотя, например, секвойя Sequoia sempervirens- полиплоид). Полиплоидами являются и некоторые из наиболее важных культурных растений (табл. 21.5).

*™ %S!$ЈSm Доля —%"

Существует несколько причин, по которым полиплоидия среди животных встречается реже, чем среди растений. Во-первых, полиплоидия нарушает баланс между аутосомами и половыми хромосомами, необходимый для определения пола. Во-вторых, большинство животных размножается посредством перекрестного оплодотворения; единичный мутант-полиплоид не может размножаться сам по себе. В-третьих,

Таблица 21.5. Примеры культурных полиплоидных растений

Вид Плоидность Число хромосом в Число хромосом

с