Но если генетическое разнообразие человека — хорошо установленный факт, то существуют ли доказательства механизмов его возникновения? Задано ли такое явление исходной (внутренней) целесообразностью системы природой, всевышним, или к этому привели какие-то объективные процессы в человеческих популяциях? Давайте разберемся по порядку.
Первичной причиной явления изменчивости является возникновение мутаций. Они происходят во всем живом мире, и человек — не исключение. Для каждого биологического вида устанавливается определенный темп мутационного процесса. Если мутация нейтральна, она либо затеряется и исчезнет, либо в результате генетического дрейфа (случайное сохранение и умножение) распространится. Если эта мутация окажется вредной, то есть с отрицательным эффектом выживания или размножения, то она элиминируется, исчезает. Например, науке известна летальная (со смертельным исходом) форма карликовости. Она так и называется «танатофорная ахондроплазия» (смерть несущая). Плоды с такими мутациями погибают на поздних сроках беременности (то есть каждая вновь возникшая мутация элиминируется из популяции).
Другими словами, чтобы произошло распространение мутации, нужен положительный отбор для тех, кто ее имеет. У них должны быть преимущества не погибнуть от инфекционного заболевания, недостаточности питания, неблагоприятных климатических изменений и т. д.
Наиболее стройное объяснение возникновения генетического полиморфизма получено на примере гемоглобинопатий — большой группы наследственного нарушения синтеза гемоглобина, изучение которых началось вот с какой истории.
Однажды на прием к американскому врачу пришел молодой негр. Заставило его обратиться к доктору постоянное недомогание, выражающееся в, казалось бы, беспричинной слабости. Врач, как положено, решил всесторонне обследовать пациента. И уже первый анализ крови выявил у больного анемию неизвестного доселе типа. Красные кровяные тельца (эритроциты), имеющие в норме округлую форму, в крови этого человека оказались измененными, а многие из них напоминали собой крохотный серп.
Сообщение врача о том, что им обнаружена новая форма анемии, побудило и других специалистов вспомнить о случаях, когда в крови заболевших наблюдались точно такие же серповидные эритроциты. Причем чаще всего измененная форма красных кровяных телец выявлялась у негритянских детей.
Так впервые возникло предположение, что серповидно-клеточная анемия (как ее назвали медики) — заболевание наследственное. Но то была лишь догадка. Надо было убедиться, что заболевание есть у родственников. Специально созданная методика помогла достоверно установить генетический характер болезни. Суть ее сводится к выдерживанию образца крови, взятого у больного, в герметическом, изолированном от воздуха состоянии. За день-три все исследуемые эритроциты принимали в таких анаэробных условиях серповидную форму.
Но вот что интересно. Наряду с ярко выраженной серповидной формой эритроцитов у некоторых родственников проверяемых людей серповидные изменения эритроцитов были незначительными, а сами люди — здоровыми. По крайней мере никто из них данной формой анемии не страдал, хотя все они состояли в кровном родстве с теми, кто тяжело ею болел. Так возникло предположение (в дальнейшем полностью подтвердившееся), что болезнь вызывается аномальным геном. Если такой ген унаследован только от одного родителя (гетерозиготное состояние), то наблюдаются мягкие формы серповидности эритроцитов, не вызывающие анемии, а при унаследовании от обоих родителей (гомозиготное состояние) развивается тяжелая анемия.
Мутантный ген синтезирует аномальный гемоглобин — железосодержащий белок красных кровяных телец. В результате этого эритроциты не выполняют своей основной функции переносчика кислорода. Много позже было установлено и еще одно любопытное обстоятельство: в крови гетерозигот находятся и нормальный, и аномальный гемоглобин, причем в почти одинаковых пропорциях. Такое равновесие легко объяснимо — один из них образовался под воздействием патологического аллеля, другой определен его нормальным аллелем.
Как в последующем установлено, существует несколько форм наследственных анемий. А суть, то есть содержание болезни, одна и та же: нарушение синтеза белка глобина — составной части гемоглобина. Эритроциты у больных, страдающих анемиями, распадаются, не отслужив установленного им природой срока жизни. Естественно, что организм весьма энергично реагирует на такой сбой. И едва патологический процесс дает о себе знать, как костный мозг, приняв сигнал SOS, пытается поправить положение, многократно увеличивая производство эритроцитов. И, казалось бы, положение должно сразу же выправляться. Однако запущенный на полный ход механизм компенсации очень скоро начинает буксовать, чуть ли не в прямом смысле слова захлебываться в железе, в огромном количестве остающемся от погибших эритроцитов. Защитные системы организма переключаются на аварийный режим. Но и он не спасает: железо оседает в печени, селезенке, нарушая их работоспособность. И чтобы избежать гибели, они тоже берут на себя кроветворные функции. Однако состояние больного ребенка (болезнь начинается в раннем возрасте) от этого лишь ухудшается. Спасти его может только удаление селезенки. Но… и операция, и обменное переливание крови, и применение лекарств, выводящих из организма железо, — все это полумеры, отдаляющие развязку трагедии. Лишь в некоторых, пока еще непонятных случаях больные доживают до взрослого состояния. С обследования молодого негра и был начат наш рассказ о серповидно-клеточной анемии.