Trisomics (2n + 1)
トリソミックの状態もまた、染色体の不均衡の一つであり、異常や死をもたらす可能性がある。 しかし、実行可能なトリソミクスの例はたくさんあります。 たとえば、第3章で紹介したヒヨドリバナのトリソミクスは、図3-7のようなものでした。 さらに、トリソミクスは繁殖可能な場合もあります。 また、減数分裂時に細胞を顕微鏡で観察すると、3本の染色体が3価になり、他の染色体は2価になっていることがわかります。 3本の染色体上の遺伝子は、どのような遺伝的比率になるのでしょうか。 染色体のセントロメアに近い遺伝子Aを考え、その遺伝子型をA/a/aと仮定します。 さらに、通常の2価の染色体のように、2つのセントロメアが反対の極に分離し、もう1つの染色体はどちらかの極にランダムに通過すると仮定すると、図18-19に示すような3つの同じ頻度の偏析が予測されます。 この比率と、遺伝子型A/A/Aのトライソミックに対応する比率は、実際に観察されるものです。 この比率と、遺伝子型A/A/Aのトライソミックに対応する比率は、実際に観察されます。もしトライソミックのテスターセットがあれば(前述のヌリソミックのテスターセットと同様に)、どのテスターが特別な比率を与えるかを決定することで、新しい突然変異を染色体に位置づけることができます。
図18-19
A/A/Aトライソミックの減数分裂産物の遺伝子型を示しています。 3つのセグメンテーションが同じように起こります。
人間には、実行可能なトリソミクスの例がいくつかあります。 XXYの組み合わせ(1000人に1人の割合で悪産)はKlinefelter症候群となり、大柄な体格を持つ男性で、精神遅滞と不妊症が見られる(図18-20)。 もう一つの組み合わせであるXYYも、男性の出生の約1000人に1人の割合で発生する。 XYYの状態を暴力傾向と関連付ける試みがなされてきた。 それにもかかわらず、何人かの熱心な弁護士は、XYYの遺伝子型を暴力犯罪における無罪または同情の根拠として使おうとしている。 XYYの男性は通常妊娠可能である。 彼らの男性器はXY型であり、余分なYは伝わらず、彼らの配偶子はXまたはYのいずれかを含み、YYまたはXYを含むことはない。 クラインフェルター症候群(XXY)の特徴。
図18-20
クラインフェルター症候群(XXY)の特徴。
ヒトの生存可能な異数体で最も多いのはダウン症候群(図18-21)で、全出生児の約0.15%の頻度で発生します。 第17章で転座型のダウン症候群を紹介しました。 しかし、ダウン症候群の中でも最も多いのは21トリソミーであり、これは染色体正常の親の21番染色体が非接合であることに起因する。 他のメカニズムと同様に、染色体の不分離はエラーを起こしやすく、時には、異数体の配偶子ができることもあります。
図18-21
ダウン症候群(トリソミー21)の特徴を示します。 (a)乳児におけるダウン症候群の模式図。 (b) ダウン症のスポーツ選手。 (a) F.Vogel and A.G.Motulsky, Human Genetics, Springer-Verlag, 1982の後の部分。
ダウン症は母親の年齢と関係があり、高齢の母親はダウン症の子供を持つリスクが非常に高くなります(図18-22)。 このような理由から、高齢の母親には胎児の染色体分析(羊水穿刺または絨毛膜絨毛採取)が推奨されています。
図18-22
母親の年齢とダウン症の子孫の産出。 (L. S. Penrose and G. F.Smith, Down’s Anomalyより。 リトル・ブラウン・アンド・カンパニー、1966年)。)
母体年齢効果は長年にわたって知られていますが、その原因はまだわかっていません。 それにもかかわらず、いくつかの興味深い生物学的な相関関係があります。
母性年齢効果は、減数分裂の第1期において染色体の4本鎖を維持する確率が年齢に依存して低下することが原因であると考えられています。 卵母細胞(雌の減数分裂細胞)の第1期後半での減数停止は、多くの動物でよく見られる現象であるが、雌のヒトでは、出生前にすべての卵母細胞が二分点で停止する。 減数分裂は月経時にのみ行われるため、4つの染色体の適切な結合を何十年も維持しなければならないことになります。 もし、時間の経過とともに、偶然にも染色体の結合が壊れる確率が高くなっていると考えれば、加齢に伴う母体の不分離の増加のメカニズムを想像することができます。
ダウン症候群を構成する複数の表現型には、IQが20から50の範囲にある精神遅滞、幅広で平らな顔、天眼折れのある目、低身長、中央にしわのある短い手、大きくてしわのある舌などがあります。 雌は生殖能力があり、正常またはトリソミックの子孫を残すことがありますが、雄は生殖能力がありません。
ヒトの常染色体トリソミーで出産まで生き残ったのは、13トリソミー(パタウ症候群)か18トリソミー(エドワーズ症候群)だけで、どちらも重度の身体的・精神的異常を示します。 13トリソミーの一般的な表現型は、口唇、小さくて奇形の頭部、「岩の底」のような足、そして平均寿命は130日です。
一般的に染色体の突然変異は、人間の遺伝的な不健康を決定する上で重要な役割を果たします。 図18-23は、人間の様々な発達段階における様々な染色体異常の驚くべき高さをまとめたものです。 染色体異常の発生率は、遺伝子異常の発生率に匹敵するほど高いのです(表18-1)。 表18-1に示した染色体異常のほとんどは、一世代ごとに新たに発生していることを考えると、この事実は驚くべきことです。
図18-23
100万個の移植されたヒトの接合体の運命。 ロバートソン転座はセントロメアの融合または解離によるものである。 (K. Sankaranarayanan, MutationResearch 61, 1979より)
Table 18-1
Relative Incidence of Human Ill Health Due to Gene Mutation and to ChromosomeMutation(遺伝子変異と染色体変異による健康障害の相対的発生率)。
出生児におけるさまざまな染色体変異の頻度を、自然流産における対応する頻度と比較すると(表18-2)、臨床的異常として知られている染色体変異は、氷山の一角に過ぎないことが明らかになりました。 例えば、2番、16番、22番染色体のトリソミーは、中絶患者に比較的よく見られますが、出産までには至りません。 例えば、ダウン症候群(トリソミー21)は、出生時の約20倍の頻度で発生しますが、生き残った異常は、生き残れなかった数よりもはるかに多いのです。 例えば、ダウン症(21トリソミー)は出生時の約20倍の頻度で発生し、ターナー症候群(XO)はさらに顕著である。 妊娠した子供の最低10%は主要な染色体異常を持っていると推定されています。私たちの生産活動が成功するかどうかは、生まれてくる前にこれらの異常のほとんどを排除する自然の淘汰プロセスにかかっています。
表18-2
10万人の妊娠中の自然流産と生児出産における染色体異常の数と種類。
MESSAGE
トリソミクスはゲノムの不均衡による有害な影響を示し、染色体固有の修正された表現型の比率を生み出す。