П.И. ЛИПАТОВ,
Л.Н. ЛИПАТОВА,
преподаватели биологии,
г. Междуреческ, Кемеровская обл.

Продолжение. См. № 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46/2003

Основы антропологии с элементами генетики человека

Учебно-методический комплекс

В 1940 г. К.Ландштейнер и А.Винер иммунизировали морских свинок и кроликов эритроцитами крови обезьяны макаки-резус (Macacus rhesus) и получили антитела, которые агглютинировали не только эритроциты крови этой обезьяны, но и эритроциты крови приблизительно 85% выборки белых жителей Нью-Йорка. Выявленный таким образом антиген был назван антигеном резус (Rh); эритроциты, содержащие этот фактор, были названы резус-положительными, а не содержащие его – резус-отрицательными.

За год до этого в сыворотке крови одной роженицы после рождения мертвого плода другими исследователями были обнаружены антитела, очень похожие по своим свойствам на еще неизвестный тогда резус-фактор. При этом авторы сделали правильный вывод о том, что в течение беременности организм матери был, по-видимому, иммунизирован каким-то антигеном плода, унаследованным от отца. После переливания этой женщине крови ее мужа у нее развилась тяжелая форма гемолитической реакции, вследствие чего плод погиб. Так было выявлена причина тяжелых осложнений при некоторых беременностях и при переливании крови, которые часто приводили к возникновению гемолитической болезни новорожденных и другим тяжелым последствиям. Человеку с резус-положительной кровью можно вливать и резус-отрицательную кровь – при этом в организм не вводится никакого чужеродного антигена. Человеку же с резус-отрицательной кровью можно вливать только такую же кровь. Резус-положительная кровь, имеющая резус-фактор, для резус-отрицательного человека является «чужеродной», и в ответ на ее вливание в крови реципиента начинают вырабатываться специальные антирезусные антитела.

В 1946 г. А.Моурант обнаружил в сыворотке человека с фамилией Льюис (Lewis) неизвестные ранее антитела. Этот фактор был назван Льюис – Lea . Позднее был обнаружен еще один антиген системы Льюис – Leb.
Затем были открыты системы групп крови: Даффи, Р, Келл, Ливи, Беккер, Кавальере, Грейдон, Кидд, Диего и другие – всего около 75, причем это число постоянно растет. Это достаточно редкие системы. Однако не стоит считать их «не важными», не имеющими значения: почти каждый новый антиген обнаруживается при осложнениях во время переливания крови, беременности и т.д.

Если классифицировать людей по всем известным к настоящему времени системам крови, мы получим поразительные результаты. Например, с учетом только 12 систем, распространенных среди европейцев, получится 290 304 возможных вариантов (Рябинина А. 4 группы крови – 4 образа жизни. СПб.: Издательство «А.В.К. – Тимошка», 2001).
И это только те группы крови, которые определяются эритроцитарными антигенами. Однако известно, что антигены имеются и в сыворотке, а следовательно, имеются и сывороточные группы крови.

Несовместимость крови матери и ребенка по резус-фактору и системе AB0. Гемолитическая болезнь новорожденного

При вынашивании женщиной с резус-отрицательной кровью ребенка, который унаследовал от отца резус-положительную кровь, может возникнуть резус-конфликт крови матери и крови ребенка. В результате этого может произойти гибель плода, спонтанный аборт или у новорожденного разовьется гемолитическая болезнь (ГБН) – тяжелейшее состояние, опасное для жизни.
Различают три основные формы гемолитической болезни новорожденного: анемическая, желтушная и водяночная. (Правда, такое разделение условно, т.к. встречаются смешанные формы.)

Анемическая форма – наиболее доброкачественная. Она проявляется на 1–2-й неделе жизни ребенка и характеризуется значительной бледностью кожи и слизистых оболочек.

Наиболее частой формой ГБН является желтушная. Желтуха появляется в 1–2-е сутки после рождения и быстро развивается в последующие дни. Иногда ребенок рождается с желтушной окраской кожи. Желтуха обусловлена появлением и быстрым нарастанием концентрации в крови красящего вещества – билирубина, образующегося при разрушении эритроцитов. Билирубин обладает токсическими свойствами и при значительном накоплении может вызвать поражение мозга. При отсутствии эффективного лечения состояние ребенка быстро ухудшается: он становится вялым, появляются судороги, глазодвигательные расстройства. Дети, перенесшие такую тяжелую желтуху, в дальнейшем могут отставать в психическом и физическом развитии.

Наиболее тяжелая форма ГБН – водяночная. В этом случае дети рождаются мертвыми или погибают в первые часы жизни. Кожа ребенка очень бледная, отмечается ее отек, резко выражена анемия (малокровие). Анемия и отеки способствуют развитию сердечной недостаточности, от которой дети обычно погибают.

Всегда ли резус-конфликт столь опасен? Во-первых, его степень зависит от числа перенесенных беременностей. Как правило, первая беременность заканчивается благополучно, но при последующих, за счет проникновения факторов крови плода в кровь матери, конфликт усугубляется и может приводить к серьезными осложнениям.

Во-вторых, степень конфликта зависит от сочетания групп крови матери и плода по системе AB0. Если резус-отрицательная женщина с группой крови А вынашивает резус-положительный плод с группой крови В или АВ, то резус-конфликт скорее всего, не произойдет: эритроциты ребенка, несущие фактор В, попав в кровь матери, попадают под действие антител анти-В. Этим снижается действие резус-фактора плода. Если же плод имеет группу 0 или А, то его эритроциты будут приняты за свои и тут резус-фактор ребенка будет способствовать выработке антирезусных факторов кровью матери. Первому ребенку они не навредят, но при последующих беременностях могут вызывать осложнения, т.к. резус-антитела уже будут существовать в крови матери и, преодолев барьер «мать–ребенок», могут разрушить эритроциты ребенка.

Несовместимость крови матери и новорожденного может возникнуть и по системе AB0. Известно, что ГБН при резус-несовместимости встречается у 2–3 из 1000, а конфликт по системе AB0 – у 5–6 из 100 новорожденных.

При этом несовместимость по AB0 влияет не только на здоровье родившегося ребенка, но и вообще на возможность его появления на свет. Первая (0) группа крови матери способствует максимальной опасности несовместимости ее крови с кровью ребенка. Антитела анти-А и анти-В, имеющиеся в крови группы 0, могут просто «не допустить» самого присутствия в организме матери «чужеродного» существа с группой крови А или В. В этом случае беременность прерывается на таких ранних сроках, что женщина может даже не знать, что была беременной.

По данным японского ученого Мацунага в семьях, в которых жена имеет группу крови 0, а муж – А, В, или АВ, количество детей, как правило, меньше среднего уровня. Мацунага считает, что примерно каждая 5–6 беременность заканчивается самопроизвольным абортом, а если к этому прибавить еще беременности, прерванные на самых ранних сроках (до того, как можно предположить беременность), то получится, что несовместимость групп крови по системе AB0 у матери и плода является одной из главных причин самопроизвольных абортов и «псевдобесплодия». Действительно, в бесплодных семьях описанное сочетание групп крови супругов встречается чаще, чем какое-либо другое.

Генетические основы наследования групп крови

Группа крови по системе AB0 определяется генетически и не зависит от внешних факторов. Наследование групп крови происходит достаточно просто. Антигены А и В кодоминантны по отношению друг к другу, 0 – рецессивен. Группа крови А может быть обусловлена генотипами АА и А0, а группа крови В – генотипами ВВ и В0. Если у родителей кровь групп АА и ВВ, генотип ребенка будет АВ (группа крови АВ), другие варианты невозможны. Если один из родителей имеет группу крови А0, а другой – ВВ, то могут родиться дети с группами крови АВ и В0. Если один из родителей имеет генотип А0, а другой – В0, то возможно рождение ребенка с любой группой крови – фенотипы АВ, А0, В0, 00.

Определение групп крови на лабораторных стеклах

Считается, что система групп крови резус определяется наличием двух аллельных генов: доминантного Rh и рецессивного rh. Эти гены образуют два резус-положительных генотипа (RhRh и Rhrh) и один резус-отрицательный (rhrh). Однако последние данные говорят о том, что группа крови по системе резус определяется не двумя генами, а шестью: С и с, D и d, E и e.

Группы крови системы MN определяются двумя генами – M и N. Они кодоминантны и, как и в случае с группой крови AB0, их одновременное присутствие будет приводить к появлению крови группы MN. Средняя частота встречаемости разных генотипов среди европейского населения, по данным авторов, описавших эту систему, следующая: MM – 30%, MN – 50%, NN – 20%.

В системе Льюис на сегодня известно три группы крови: а–в–; а–в+; и а+в–. Антиген Le^b является доминантным по отношению к рецессивному Le^а.

Геногеография групп крови

При рассмотрении четырех основных рас (негроиды, монголоиды, европеоиды и американоиды – североамериканские индейцы) отмечается определенная закономерность в распределении групп крови. Около 45% европеоидов имеют группу крови 0; около 35% – группу А; группу крови В имеют около 15% европеоидов и только 5% европейского населения имеют группу крови АВ.

Многие племена американских индейцев вообще не имеют гена В, а следовательно, и групп крови В и АВ. В некоторых племенах Южной Америки очень редко встречается и группа А. Таким образом, практически все представители этих племен имеют группу крови 0, а группу А имеют около 1,5% жителей.

Группа крови В значительно чаще встречается у монголоидов Центральной и Юго-Восточной Азии: 20–25%, а иногда и более.

Группа крови АВ достаточно редка во всех частях мира, независимо от национальной и расовой принадлежности населения. Это и понятно, ведь она не может передаваться по наследству, а формируется у плода под влиянием полученных от родителей генов А и В.

Некоторые из факторов других систем крови широко распространены у представителей какой-то расы или национальности, но практически отсутствуют у других.

Так, положительный фактор группы крови Даффи встречается примерно у 40% белых, в 100% случаев – у коренных жителей Австралии, в 99% – у корейцев, в 91% – у китайцев, в 14% – у «цветных» американцев, а у черного населения Западной Африки, как правило, отсутствует.

Фактор системы групп крови Диего встречается с частотой 2–20% у индейцев Америки и юго-восточных монголоидов, но совершенно отсутствует в Европе, Африке, Австралии, Микронезии, Полинезии, а также у эскимосов.

Фактор Р (системы Р) встречается у 75–80% европеоидов, у негроидов частота его значительно выше, а у монголоидов – значительно ниже.

Частота фактора Келл среди европеоидного населения колеблется в пределах 5–10%, в негроидных популяциях она еще меньше, а среди коренного населения Австралии, некоторых индейских племен, эскимосов и монголоидов фактор Келл вообще отсутствует.

Изучая распространение факторов различных систем групп крови, можно оценить степень смешения представителей различных рас и национальностей (особенно когда это не заметно по фенотипу – визуально); установить родство (или, наоборот, эволюционную удаленность) отдельных популяций, этнических групп; проследить пути расселения человека по территории земного шара и т.д. Знание частоты встречаемости групп крови в тех или иных территориальных группах необходимо для создания банков крови для этих территорий.

Группы крови и заболеваемость

Существует связь между группой крови и восприимчивостью к некоторым инфекционным заболеваниям, возможно, сыгравшая свою роль в распределении групп крови по территориям мира. Установлено, что люди с группой крови 0 первыми умирали во время эпидемий чумы. Немецкие ученые Фогель и Петенкофер пишут: «Сравнение карты распределения гена группы крови 0 с территориями опустошительных чумных эпидемий выявляет поразительные параллели. Центр эпидемий в Центральной Азии характеризуется минимальной частотой группы 0. Отсюда частота группы 0 постепенно поднимается к периферии Старого Света. Наиболее высокие частоты группы крови 0 обнаруживаются в изолированных районах, например, в горах и на островах....»

Существует предположение, что антиген возбудителя чумы близок по своему строению к антигену 0, а следовательно не воспринимается организмом с кровью 0 как чужеродный фактор. Среди людей с группами А и В чума более опасна для носителей генотипов A0 и B0, чем для людей с генотипами АА и ВВ.

Люди с группой крови А наименее устойчивы к оспе. Исследования, проведенные в Пакистане и Индии, показали, что люди с группами крови А и АВ имели как минимум в 2 раза больше шрамов от оспин, чем люди с группами крови 0 и В.

Достоверными научными данными доказана связь между группой крови и некоторыми актуальными сегодня заболеваниями.

Разумеется, сама по себе группа крови не является причиной перечисленных заболеваний или предрасположенности к ним. Совсем не обязательно, что у людей с определенной группой крови возникнут те или иные проблемы со здоровьем. Существующие данные указывают только на то, что у них они возникают чаще.

ТАБЛИЦА. Группы крови и заболеваемость

3. ОРГАНЫ ЧУВСТВ (5 ч)

Вкусовой анализатор. Чувствительность к фенилтиокарбамиду (ФТК). Генетические основы вкусовой чувствительности к ФТК.

В 1931 г. Фокс¹ случайно подметил, что есть люди, которые не ощущают вкуса синтетического препарата – фенилтиокарбамида (фенилтиомочевины, ФТК), другие же считают его горьким, подобно хинину. Самый простой способ проверить это – дать человеку попробовать кристаллик фенилтиокарбамида или пропитанную раствором бумагу. При более сложной методике применяют растворы ФТК различной концентрации. Обычно используют серию разведений от «0» – самая высокая концентрация (2,6 г/л) до «15» – самая низкая (0,08 мг/л).

К группе не ощущающих вкус ФТК относят обычно тех людей, которые либо совсем не ощущают вкус этого вещества, либо ощущают его в первых (сильных) концентрациях – обычно до 3–5-го разведения.

Частота встречаемости таких людей в различных популяциях неодинакова.

Распределение индивидуумов с различными порогами ощущения вкуса ФТК в трех популяциях (Barnicot, Ann.Eugen, 1950)Т

Таблица. Частота отсутствия способности ощущать вкус ФТК в различных популяциях

Данные о чувствительности к вкусу ФТК можно представить и в виде гистограмм. При этом становится наглядным так называемое бимодальное распределение, в котором один пик характеризует ощущающих, а другой – не ощущающих вкус фенилтиокарбамида. В различных группах людей характер этого распределения различен (см. рисунок).

Доля лиц, не ощущающих вкуса ФТК, составляет на северо-западе Европы 35–40%; а в районе Средиземного моря этот показатель значительно ниже. Среди африканцев, китайцев, японцев, североамериканских индейцев и лопарей данный фенотип встречается еще реже.

Сегодня известно, что отсутствие способности ощущать вкус ФТК наследуется как рецессивный признак. Ощущающие вкус ФТК имеют генотип Tt и TT. Есть данные, что порог чувствительности к этому веществу у гетерозигот Tt выше, чем у гомозигот ТТ.

Имеются сведения о корреляции между способностью ощущать вкус ФТК и некоторыми формами заболевания щитовидной железы. Проведенное нами обследование двух групп учащихся с наличием патологии щитовидной железы и без таковой, показало, что в первой группе значительно чаще встречаются дети, не ощущающие вкус ФТК (около 48%). Во второй же группе этот показатель составил около 30%. Возможно, что определение вкусовой чувствительности к фенилтиомочевине – очень простотой и быстрый метод – может быть использовано для диагностики генетической предрасположенности к заболеваниям этого органа.

В связи с тем, что количества ощущающих и не ощущающих вкус ФТК людей в различных популяциях не одинаковы, этот признак может быть использован и в этнической антропологии. Сравнивая частоты встречаемости генов, определяющих ощущение вкуса ФТК (T, t), среди людей разных рас, народностей, популяций, можно определять степень их генетической близости.

Лабораторная работа № 10. «Определение вкусовой чувствительности к фенилтиокарбамиду (ФТК)»

Приготовить растворы ФТК.

1. В 100 мл кипяченой воды растворяют навеску ФТК массой 260 мг (соль плохо растворима, поэтому требуется длительное перемешивание раствора!). В целях экономии можно взять 130 мг соли на 50 мл воды. Получается исходный раствор (разведение 0).
2. B пенициллиновый флакон наливают 2 мл полученного раствора и добавляют столько же дистиллированной воды (разведение 1).
3. 2 мл раствора разведения 1 отливают в следующий флакон и добавляют 2 мл дистиллированной воды (разведение 2).
4. Аналогичным образом готовят все последующие разведения (3–15), используя растворы предыдущих разведений.
5. Каждый флакон снабжают крышкой с пипеткой. Флаконы, крышки и пипетки нумеруют. Перемещать пипетки из флакона во флакон нельзя!

Работа проводится в парах или группах.

Экспериментатор просит обследуемого открыть рот и высунуть язык. Пипеткой набирает раствор и капает 1–2 капли на язык (осторожно: языка не касаться!). Проба проводится в сторону увеличения концентрации, т.е. начиная с 15-го разведения и до 0-го.
Если обследуемый говорит, что чувствует вкус, можно для проверки сделать еще одну пробу (следующую по увеличению концентрации). Если он утверждает, что сила вкуса (горького) увеличивается, то фиксируется предыдущий номер разведения.
Иногда возникает ложное чувство (сладкий вкус, кислый и т.д. или при увеличении концентрации увеличение горечи не наблюдается) – в этом случае проверку на вкусовую чувствительность продолжают.
Если человек ощущает разведение 0, результат так и фиксируется – «0». Если же он не чувствует даже исходное (0-е) разведение, то записывается «н/о» – «не ощущает».

Продолжение следует

¹ Цит. по: Харрисон Дж., Уайнер Дж., Тэннер Дж., Барникот Н., Рейнолдс В. Биология человека. – М.: Мир, 1979.