По-видимому, мы унаследовали этот паттерн от ранних представителей больших африканских человекообразных обезьян.
Исландские генетики провели беспрецедентное по масштабу исследование мутагенеза у современных людей, проанализировав полные геномы 1548 «троек», включающих пару родителей и их потомка. Оказалось, что каждый новорожденный получает в среднем 70 новых мутаций, которых не было у родителей, из которых 80% приносит сперматозоид, и только 20% - яйцеклетка. Подтвердился быстрый рост числа новых мутаций с возрастом отца: каждый год жизни отца прибавляет его потомству в среднем 1,5 мутации. Возраст матери тоже влияет на число мутаций у потомства, но не так сильно: каждый год жизни матери обходится потомству в 0,37 дополнительных мутаций. Распределение «материнских» мутаций по геному оказалось неравномерным: в нескольких участках частота их возникновения резко повышена. По-видимому, это связано с тем, что в этих участках чаще всего рвутся хромосомы в стареющих ооцитах. Похожий паттерн распределения материнских мутаций характерен для шимпанзе и горилл, но не для орангутанов.
Здоровье и эволюционное будущее человечества во многом зависят от вновь возникающих мутаций, которые в большом количестве присутствуют в геноме каждого новорожденного. Не удивительно, что закономерности мутагенеза у людей привлекают самое пристальное внимание ученых.
Ранее было показано, что число новых (отсутствующих у родителей) мутаций в геномах новорожденных быстро растет с возрастом отца. Первые оценки, основанные на небольших выборках, показали, что каждый год жизни отца прибавляет его потомству в среднем примерно две новые мутации. Это объясняется тем, что клетки-предшественники сперматозоидов (сперматогонии) делятся в течение всей взрослой жизни. Перед каждым делением геном реплицируется, а при репликации всегда с какой-то вероятностью возникают ошибки - мутации.
Напротив, предшественники яйцеклеток (ооциты) формируются еще в период внутриутробного развития и затем хранятся, не претерпевая митотических делений. Поэтому с возрастом матери число новых мутаций у детей практически не растет. По крайней мере, так считалось до недавних пор, пока генетики имели возможность работать лишь с небольшим количеством полных геномов родителей и их детей.
Связь между возрастом отца и числом новых мутаций у детей, по-видимому, имеет прямое отношение к выявленной в 2009 году отрицательной корреляции между возрастом отца и нейрокогнитивными показателями детей. Дети немолодых отцов в среднем имеют более низкие нейрокогнитивные показатели. С возрастом матери эти показатели обычно не только не снижаются, но даже растут. Здесь, конечно, нужно учитывать, что исследователи стараются делать поправки на разные «осложняющие факторы», такие как социоэкономический статус, но всё же не могут учесть все подобные факторы. Рост нейрокогнитивных показателей детей с возрастом матери, связан не с тем, что у женщин с возрастом становится меньше мутаций в яйцеклетках, а с тем, что в современном цивилизованном обществе женщины, начинающие рожать рано, уступают женщинам, начинающим рожать поздно, по частотам аллелей, положительно влияющих на когнитивные показатели. У мужчин такая зависимость тоже есть, но выражена слабее.
Однако в последнее время стали появляться данные, показывающие, что число новых мутаций у новорожденных все-таки растет с возрастом матери, хотя и не так быстро, как с возрастом отца. Это важное уточнение, как и ряд других, стало возможным благодаря удешевлению полногеномного секвенирования, что позволило многократно увеличить объем исследуемых выборок.
В новой статье, опубликованной в журнале Nature, исландские генетики сообщают о результатах изучения рекордного числа «троек», включающих полные геномы обоих родителей и их потомка. Авторы проанализировали 1548 таких троек, причем все геномы были отсеквенированы довольно качественно (с покрытием 35). Прямое сравнение полных геномов потомка и обоих его родителей - трудоемкий, зато самый надежный способ определить число новых мутаций. В 225 случаях из 1548 в распоряжении исследователей, помимо геномов двух родителей и потомка, имелся также геном представителя следующего (третьего) поколения, то есть потомка потомка. Такие данные позволяют более надежно устанавливать происхождение (отцовское или материнское) новых мутаций представителя второго поколения, потому что эти мутации наследуются внуком или внучкой в составе фрагмента хромосомы, совпадающего с одной из хромосом либо деда, либо бабки.
Авторы обнаружили в общей сложности 108778 новых мутаций (из них 101377 - однонуклеотидные полиморфизмы, остальное - инделы). Таким образом, получилось в среднем по 108778/1548=70,3 новых мутации на человека, что совпадает с прежними оценками.
У 91 «потомка» имелись монозиготные близнецы, чьи геномы тоже были отсеквенированы, чтобы оценить качество проделанной работы (в идеале все новые мутации, найденные у одного близнеца, должны быть обнаружены и у второго). Проверка показала, что в ходе секвенирования было пропущено или ошибочно идентифицировано не более 3% от общего числа реально присутствующих мутаций.
Отцовское или материнское происхождение удалось с максимальной точностью установить для 15 746 мутаций, зарегистрированных в тех тройках, где были данные по «потомкам потомков». Оказалось, что 80,4% новых мутаций имеют отцовское происхождение, то есть люди получают их с геномом сперматозоида. Число «отцовских» мутаций быстро растет с возрастом отца. Каждый год жизни отца прибавляет в среднем по 1,47 новых мутаций его потомкам. Это меньше, чем прежние оценки (около двух). Число мутаций материнского происхождения тоже увеличивается с возрастом матери, но вчетверо медленнее - на 0,37 за год жизни матери.
Расчеты, основанные на большем числе новых мутаций (42 961), происхождение которых было установлено с меньшей достоверностью, дали почти такие же результаты (рост на 1,51 в год для отцовских и на 0,37 для материнских мутаций).
Ранее уже было замечено, что отцовские и материнские мутации различаются по своему характеру и распределению по геному. Новое исследование это подтвердило. Так, мутации C>T (замены цитозина тимином) в 1,3 раза чаще встречаются среди материнских мутаций, чем среди отцовских. Мутации T>G и C>A примерно во столько же раз чаще встречаются среди отцовских, чем среди материнских. Некоторые различия обнаружились также в скоростях изменения частоты разных типов мутаций с возрастом родителя.
Таким образом, исследование существенно уточнило наши представления о закономерностях мутагенеза у людей. При этом оно еще больше запутало и без того сложный вопрос о датировках давних эволюционных событий при помощи молекулярных часов. Из полученных результатов следует, что скорость накопления генетических различий между разошедшимися видами (которая для идеальной работы «молекулярных часов» должна быть постоянной) зависит, помимо прочего, еще и от того, в каком возрасте отцы и матери заводят детей. Авторы рассчитали, что увеличение среднего возраста отцовства на 10 лет привело бы к ускорению мутагенеза (в мутациях за год) на 4,7%. А если на такую же величину повысится средний возраст материнства, то мутагенез, наоборот, замедлится на 9,6%, потому что небольшое увеличение числа мутаций в старых ооцитах будет с лихвой перекрыто замедлением смены поколений. В уравнение молекулярных часов добавлены новые неизвестные.
Совет 1: Как возраст родителей сказывается на здоровье ребенка
Вопрос, как возраст родителей сказывается на здоровье ребенка, давно волновал ученых. Несмотря на многочисленные проведенные исследования, вопрос остается актуальным и сегодня. Происходит это в силу того, что результаты исследований часто очень разнятся, а порой они прямо противоположны. Так, одни исследователи утверждают, что здоровое потомство может родиться только у молодых родителей, другие заявляют, что дети у немолодой пары всегда более жизнеспособны и имеют склонность к долгожительству.
1.Возраст мужчины
Возраст отца имеет меньшее влияние на здоровье ребенка, чем возраст матери. Хотя синтез половых гормонов у мужчин и снижается к 45-60 годам, однако, это не говорит о полном угасании их репродуктивной способности. Естественный биоритм понижения синтеза тестостерона (главного полового гормона) составляют примерно 1% в каждый последующий год. Это означает, что даже в 80 лет мужчина может иметь уменьшение выработки тестостерона приблизительно на 25-50% по отношению к норме. Это хороший, если не сказать отличный, показатель в плане зачатия ребенка.
Правда, шансов стать отцом в этом возрасте меньше, сперматозоиды уже не столь подвижны и жизнестойки, но утверждение, что у таких отцов появляются дети с патологиями, является, по мнению медиков, мифом, не более. То есть такая вероятность не исключена, но с возрастом мужчины она связана мало.
2. И все же некоторые ученые склонны полагать, что «вклад» пожилых отцов в здоровье ребенка несет в себе риски. Так, в ученой среде, изучающей этот вопрос, принято считать, что мужчины, перешагнувшие полувековой рубеж, на 15-20% чаще передают своему потомству аутосомно-доминантные болезни, это связано с неправильным делением клеток. В числе таких заболеваний: нейрофиброматозы (изменения в нервной системе и мутации на коже), синдром Апера (аномалии черепа и кистей), карликовость (ахондроплазия), а также аутизм, шизофрения, эпилепсия, опухоли и врожденный порок сердца.
Несмотря на существование рисков, практика показывает, что пожилые отцы в наше время не редкость и что у них растут здоровые красивые, а часто и гениальные дети. Просто в этом возрасте мужчина должен рассуждать здраво и, прежде чем заводить потомство, обязательно пройти медико-генетическое консультирование. Следует откровенно поговорить с генетиком и указать на все врожденные пороки развития за 3 последние поколения с целью определения или исключения врачом дефектного гена. А еще мужчине следует сдать спермограмму на предмет качества спермы.
3. Возраст женщины
Увы, у женщины после 36-40 лет риск родить неполноценного ребенка возрастает. Наиболее распространена генетическая патология – синдром Дауна. Над разгадкой механизма этого явления бьется не одно поколение генетиков, но дать однозначный ответ пока никто не может. Между тем, факт остается фактом: у женщин моложе 35 лет каждый 400-й рождается синдромом Дауна, у 40-летних мам с этим заболеванием появляется на свет каждый 109 малыш, у женщин старше 45 лет синдром Дауна наблюдается у каждого 32-го ребенка.
Женщина после 35 лет также рискует родить – инсулинозависимого ребенка (диабет I типа). В 35 лет риск повышается на 20-25%, а затем увеличивается с каждой пятилеткой. Так, для женщины после 45 лет риск родить ребенка, у которого к 18-20 годам появится диабет, повышается в 3 раза.
4.В условиях плохого состояния экосферы, в результате неправильного или несбалансированного питания, а также вредных привычек и малоподвижного образа жизни здоровье многих женщин старше 40 лет нельзя назвать отменным. Нередко к этому возрасту накоплен большой букет заболеваний. Безусловно, это тоже может повлиять на здоровье будущего ребенка. Печальная статистика…
Однако современные средства пренатальной диагностики и новейшие достижения медицины в сфере ведения беременности позволяют существенно поднять возрастную планку женщин, которые вынашивают и рожают здоровых детишек.
Совет 2: Как влияет возраст родителей на здоровье новорожденных детей
Единого мнения врачей по поводу здоровья новорожденных детей, зависящего от возраста родителей, не существует. Однако, есть мнение, что слишком юный или слишком зрелый возраст родителей может негативно сказаться на здоровье новорожденного малыша.
1.Если беременность наступила у женщины до 18 лет, необходимо немедленно встать на учет в женскую консультацию и пройти весь спектр медицинского обследования. В очень юном возрасте организм недостаточно подготовлен к вынашиванию ребенка, но плюсом является то, что нет хронических заболеваний, приобретаемых с годами, поэтому чаще всего на свет появляется совершенно здоровый малыш без каких либо отклонений или патологий.
2.Слишком зрелый возраст может негативно сказаться на здоровье малыша. С возрастом появляется не только «букет» приобретенных заболеваний, но вредные привычки, негативное воздействие плохой экологии, неправильное питание и нездоровый образ жизни могут самым негативным образом сказаться на здоровье новорожденного.
3. При планировании беременности после 30 лет пройдите полное медицинское обследование. Если вы страдаете серьезными заболеваниями, то от рождения малыша лучше отказаться.
4.Хотя совершенно здоровая мать и отец могут произвести на свет здоровое потомство как в 30-40 лет, так и в более старшем возрасте. Если родители вели здоровый образ жизни, не увлекались вредными привычками, не имеют хронических заболеваний, то на свет могут появиться совершенно здоровые дети без каких либо отклонений в физическом и умственном развитии.
5. Однако далеко не все в возрасте старше 30-35 лет могут похвастаться абсолютным здоровьем. К тому же репродуктивная функция подчиняется законам природы. Поэтому с возрастом риск рождения детей с отклонениями возрастает. Если женщина планирует беременность в возрасте 35 лет, то риск патологии плода выше в 3 раза по сравнению с популяцией. У женщин старше 40 лет риск отклонений ребенка в физическом или умственном развитии увеличивается до 4-5%.
6. Фетопланцентарная недостаточность возникает в 60% как у очень юных мам, так и у очень зрелых. Хромосомные патологии плода напрямую зависят от возраста родителей, чем старше возраст матери и отца, тем выше риск развития хромосомных отклонений у плода. Связано это с естественным процессом старения половых клеток и их мутацией с возрастом. Это совершенно не означает, что каждая женщина или мужчина в возрасте будут иметь данные проблемы, поэтому, независимо от возраста, ребенок может родиться совершенно здоровым.
Обратите вниманиеПри всей пугающей статистике зрелые годы родителей имеют несомненные преимущества. «Поздние» папы и мамы более мудрые, спокойные, они умеют принимать взвешенные решения, готовы больше времени уделять своему ребенку, ведь он для них или долгожданная радость, или нечаянное счастье. К тому же «зрелые» мамы более склонны к грудному вскармливанию, чем юные, таким образом, их дети получают все необходимое для нормального развития и впоследствии лучше учатся в школе.
