Распространенность опасной мутации объяснили эгоизмом сперматозоидов

Американским ученым удалось объяснить необычайно высокую распространенность мутации, вызывающей тяжелые деформации костей черепа и пальцев конечностей. По мнению исследователей, дефектный ген часто передается детям через отца, поскольку несущие его клетки-предшественники сперматозоидов обладают повышенной способностью к размножению.

Синдром Апера (Акроцефалосиндактилия) – тяжелое наследственное заболевание, вызванное мутацией в гене, отвечающем за формирование костной ткани. Дефектный ген является доминантным: для развития болезни достаточно одной его копии. Дети с синдромом Апера появляются на свет один раз на 100-150 тысяч родов. Поскольку такие больные редко имеют семьи и потомство, основной причиной появления заболевания считаются спонтанные мутации. Тем не менее, высокую распространенность синдрома Апера невозможно объяснить только случайными нарушениями последовательности нуклеотидов: если бы дело было только в этом, больные дети рождались бы в 100-1000 раз реже, чем это происходит на самом деле.

До последнего времени у ученых было две гипотезы для объяснения этого странного феномена. Согласно первой из них, повышенная частота мутации могла быть связана с особенностями расположения гена. Участок его локализации мог быть слабым звеном ДНК, которое подвержено особенно частым ошибкам при копировании молекулы. Согласно второй гипотезе, получившей название гипотезы «эгоистичного сперматозоида», содержащие мутантный ген клетки-предшественники сперматозоидов обладают некими преимуществами по сравнению с нормальными клетками, и дают более многочисленное потомство, чем они.

В 2003 году специалисты Оксфордского университета показали, что вероятность появления в сперматозоидах мутации, вызывающей синдромом Апера, напрямую зависит от возраста мужчины. Это было веским аргументом в пользу второй гипотезы: стало очевидно, что половые клетки, несущие мутантный ген, со временем накапливаются в яичках. 

Новое исследование, проведенное специалистами Университета Южной Каролины, позволяет ученым окончательно остановиться на гипотезе «эгоистичного сперматозоида». Проведя подробный гистологический анализ порядка 200 срезов мужских яичек, исследователи установили, что несущие мутацию клетки-предшественники сперматозоидов располагались в них не хаотично, что указывало бы на случайное происхождение дефекта, а большими группами. Более чем вероятно, что такое расположение дефектных клеток связано с их происхождением от общей клетки-предшественницы. Это предположение подтверждает и компьютерная модель, воспроизводящая возможные пути перемещения сперматозоидов в мужских половых железах.

По словам автора оксфордского исследования Эндрю Уилки (Andrew Wilkie), накопление дефектных клеток в мужских яичках весьма напоминает картину развития злокачественной опухоли. В обоих случаях мутации, обеспечивающие неконтролируемое размножение, дают несущим их клеткам огромное преимущество перед здоровыми клетками организма. На то, что это сопоставление может оказаться весьма плодотворным, указывает и тот факт, что ведущую к развитию синдрома Апера мутацию удалось в последнее время идентифицировать в некоторых опухолях матки. Впрочем, роль данного генетического дефекта в развитии этих опухолей остается пока неизученной.