Guinguette Marais Poitevin

Trisomics (2n + 1)

Warunek trisomiczny jest również jednym z chromosomalnych nierównowag i może skutkować nieprawidłowością lub śmiercią. Istnieje jednak wiele przykładów trisomii, które są w stanie przetrwać. Być może pamiętasz, że badaliśmy trisomikę chwastu Jimson Datura stramonium w Rozdziale 3 (patrz Rysunek 3-7). Co więcej, trisomiki mogą być płodne. Kiedy komórki niektórych organizmów trisomicznych obserwuje się pod mikroskopem w czasie mejotycznego łączenia chromosomów, widać, że chromosomy trisomiczne tworzą triwalentną, powiązaną grupę trzech, podczas gdy pozostałe chromosomy tworzą regularne biwalenty. Jakich proporcji genetycznych możemy się spodziewać dla genów na chromosomie trisomicznym? Rozważmy gen A, który znajduje się blisko centromeru na tym chromosomie i załóżmy, że jego genotyp toA/a/a. Ponadto, jeśli założymy, że dwa z centromerów rozłączą się na przeciwległych biegunach, jak w normalnym dwuwartościowym chromosomie, a drugi chromosom przejdzie losowo do któregoś z biegunów, możemy przewidzieć trzy równie częste segregacje pokazane na rysunku 18-19. Segregacje te prowadzą do ogólnego stosunku gamet 1A:2A/a:2a:1a/a.Ten stosunek oraz ten odpowiadający trisomii o genotypieA/A/a są obserwowane w praktyce. Jeśli dostępny jest zestaw testerów atrisomicznych (podobnie jak opisany wcześniej zestaw testerów nullisomicznych), nowa mutacja może być zlokalizowana na chromosomie poprzez określenie, który z testerów daje specjalny stosunek.

Istnieje kilka przykładów trisomii u ludzi. Kombinacja XXY (1 na 1000 porodów męskich) skutkuje zespołem Klinefeltera, mężczyznami o krępej budowie ciała, którzy są opóźnieni umysłowo i bezpłodni (ryc. 18-20). Inna kombinacja, XYY, również występuje u około 1 na 1000 urodzeń męskich. Podjęto próby powiązania stanu XYY z predyspozycją do przemocy. To powiązanie jest nadal gorąco dyskutowane, chociaż jest teraz jasne, że stan XYY w żaden sposób nie gwarantuje takiego zachowania. Niemniej jednak, kilku przedsiębiorczych prawników próbowało wykorzystać genotyp XYY jako podstawę do uniewinnienia lub współczucia w przestępstwach związanych z przemocą. Samce XYY są zazwyczaj płodne. Ich mejozy są typu XY; dodatkowy Y nie jest przekazywany, a ich gamety zawierają albo X albo Y, nigdy YY lub XY.

Najczęstszym typem zdolnej do życia ludzkiej aneuploidii jest zespół Downa (ryc. 18-21), występujący z częstością około 0,15 procent wszystkich żywych urodzeń. Z formą translokacyjną zespołu Downa zetknęliśmy się już w rozdziale 17. Jednak zdecydowanie najczęstszą postacią zespołu Downa jest trisomia 21, spowodowana brakiem dysjunkcji chromosomu 21 u rodzica, który jest chromosomalnie normalny. Jak każdy mechanizm, dysjunkcja chromosomów jest podatna na błędy i czasami prowadzi do powstania aneuploidalnych gamet. W tym typie zespołu Downa nie ma rodzinnej historii aneuploidii, w przeciwieństwie do typu translokacji opisanego wcześniej.

Zespół Downa jest związany z wiekiem matki; starsze matki mają znacznie zwiększone ryzyko posiadania dzieci z zespołem Downa (Rycina 18-22). Z tego powodu, analiza chromosomów płodu (poprzez amniopunkcję lub pobranie kosmówki) jest obecnie zalecana u starszych matek. Mniej wyraźny efekt wieku ojcowskiego również wykazano.

Mimo, że efekt wieku matki jest znany od wielu lat, jego przyczyna jest nadal nieznana. Niemniej jednak, istnieją pewne interesujące korelacje biologiczne. Jest możliwe, że jedenaspekt silnego efektu matczynego wieku na nondisjunction jest wiek-zależne zmniejszenie prawdopodobieństwa utrzymania tetrad chromosomalnych razem podczas fazy I mejozy. Zatrzymanie mejotyczne oocytów (mejocytów żeńskich) w późnej fazie I jest zjawiskiem powszechnym u wielu zwierząt. U samic człowieka wszystkie oocyty zostają zatrzymane w diplotenie przed urodzeniem. Mejoza trwa tylko w czasie menstruacji, co oznacza, że prawidłowe asocjacje chromosomów w tetradzie muszą być utrzymane przez dziesiątki lat. Jeśli spekulujemy, że przez przypadek w czasie, te stowarzyszenia mają coraz większe prawdopodobieństwo rozpadu, możemy wyobrazić sobie mechanizm przyczyniający się do zwiększenia ojcowskiej nondisjunction z wiekiem. Zgodnie z tą spekulacją, większość nondisjunction związane z efektem matczynego wieku jest ze względu na nondisjunction w anafazie I, a nie anafazie II.

The wiele fenotypów, które sprawiają, że zespół Downa obejmują opóźnienie umysłowe, z IQ inthe 20 do 50 zakresu; szeroki, płaska twarz, oczy z fałdą epicanthic, niski wzrost, krótkie ręce z fałdą przez środek, a duży, pomarszczony język. Kobiety mogą być płodne i mogą produkować normalne lub trisomiczne potomstwo, ale mężczyźni nigdy się nie rozmnażali. Średnia oczekiwana długość życia wynosi około 17 lat, a tylko 8 procent przeżywa powyżej 40 roku życia.

Jedyne inne ludzkie trisomie autosomalne, które przeżyły do urodzenia, są dotknięte albo trisomią 13 (zespół Patau) albo trisomią 18 (zespół Edwardsa).Obie pokazują poważne fizyczne i psychiczne anomalie. Uogólniony fenotyp trisomii 13 obejmuje zajęczą wargę, małą, zniekształconą głowę, stopy typu „rockerbottom” oraz średnią długość życia wynoszącą 130 dni. Fenotyp trisomii 18 obejmuje „faunopodobne” uszy, małą szczękę, wąską miednicę i stopy „rockerbottom”; prawie wszystkie dzieci z trisomią 18 umierają w ciągu pierwszych kilku tygodni po urodzeniu.

Mutacja chromosomowa w ogóle odgrywa znaczącą rolę w określaniu genetycznego złego stanu zdrowia u ludzi. Rysunek 18-23 podsumowuje zaskakująco wysoki poziom różnych nieprawidłowości chromosomowych na różnych etapach rozwoju człowieka. W rzeczywistości częstość występowania mutacji chromosomowych jest zbliżona do częstości występowania mutacji genowych w ludzkich żywych urodzeniach (Tabela 18-1). Fakt ten jest szczególnie zaskakujący, gdy uświadomimy sobie, że praktycznie wszystkie mutacje chromosomowe wymienione w Tabeli 18-1 powstają na nowo z każdym pokoleniem. W przeciwieństwie do tego, mutacje genowe (jak zobaczymy w Rozdziale 24) zawdzięczają swój poziom częstości występowania złożonemu wzajemnemu oddziaływaniu wskaźników mutacji i selekcji środowiskowej, która obejmuje wiele ludzkich pokoleń.

Gdy częstotliwości różnych mutacji chromosomowych w żywych urodzeniach są porównywane z odpowiadającymi im częstotliwościami stwierdzonymi w spontanicznych poronieniach (Tabela 18-2), staje się jasne, że mutacje chromosomowe, o których wiemy jako o nieprawidłowościach klinicznych, są tylko wierzchołkiem góry lodowej mutacji chromosomowych. Na przykład trisomie chromosomów 2, 16 i 22 są stosunkowo częste w poronieniach, ale nigdy nie przeżywają porodu. Po drugie, specyficzne aberracje, które przeżywają, są częścią znacznie większej liczby tych, które nie przeżywają; na przykład zespół Downa (trisomia 21) powstaje prawie 20 razy częściej niż w przypadku żywych urodzeń. Porównanie jest jeszcze bardziej uderzające w przypadku zespołu Turnera (XO). Szacuje się, że minimum 10 procent poczęć ma poważne nieprawidłowości chromosomowe; nasz sukces reprodukcyjny zależy od naturalnego procesu odchwaszczania, który eliminuje większość z tychabnormalności przed urodzeniem. Nawiasem mówiąc, nie ma dowodów sugerujących, że te aberracje sąproduced przez środowiskowe insult do naszych systemów reprodukcyjnych lub że częstotliwośćaberracji jest coraz.