Роль ДНК у спадковості: як ми передаємо генетичні риси дітям?

Чому ДНК є основним носієм спадкової інформації?

ДНК відповідає за спадковість, тобто передає риси від батьків до дітей. Завдяки своїй унікальній структурі ДНК є головним носієм спадкової інформації та дозволяє зберігати, передавати та відтворювати інформацію про всі функції організму. 

Молекула ДНК складається з двох спіралей, що обвиваються навколо спільної осі. Вони сформовані з нуклеотидів, які містять три основні компоненти: цукор, фосфатну групу і азотисті основи. Є чотири типи азотистих основ: аденін, тимін, цитозин і гуанін. Аденін завжди поєднується з тиміном, а цитозин — з гуаніном. Це поєднання гарантує точність збереження та копіювання генетичної інформації. Послідовності нуклеотидів, у вигляді якої молекула ДНК зберігає інформацію, називають «генетичним кодом». 

Кожна клітина має ДНК, і саме вона передає інформацію від покоління до покоління. За допомогою біологічних процесів реплікації та транскрипції, ДНК точно копіюється і передається під час розмноження клітин, забезпечуючи спадковість рис.

Цікаве з теми:

Як передаються риси від батьків до дітей?

Риси, що передаються від батьків до дітей, обумовлені генами, що містяться в ДНК. Ці гени передаються нащадкам через сперму батька і яйцеклітину матері під час зачаття. Вони визначають фізичні, психологічні та деякі біологічні характеристики людини.

Колір очей та шкіри

Колір очей і шкіри визначається генетичними факторами, що впливають на вироблення пігменту меланіну в організмі. Меланін є основним пігментом, який визначає колір шкіри, волосся і очей, а його рівень і тип визначаються різними генами, які успадковуються від батьків.

Колір очей зумовлений кількістю і типом меланіну в райдужці ока. Генетичний код, що відповідає за цей процес, включає кілька генів, серед яких найважливіші – це ген OCA2 і ген HERC2, що регулюють вироблення меланіну в райдужці. Коли ці гени активуються, утворюється більша кількість меланіну, що призводить до темних очей, тоді як менше меланіну створює блакитний чи зелений колір.

Якщо обоє батьків мають карі очі, то ймовірність темноокої дитини висока. Але якщо є близькі родичі (бабуся, дідусь) з блакитними або зеленими очима, дитина може успадкувати ці кольори очей. Якщо один із батьків має карі очі, а інший — блакитні, дитина має 50% шансів на блакитні очі, адже блакитний колір є рецесивним (менше меланіну) і може проявитися тільки в разі наявності двох рецесивних генів, тобто по одному від кожного з батьків.

Колір шкіри залежить від кількості меланіну, виробленого в шкірі, і найбільше визначається двома основними типами меланіну: еумеланіном (темно-коричневий або чорний пігмент) і феомеланіном (жовтий або червоний пігмент). Людина може успадкувати від батьків як високий, так і низький рівень вироблення меланіну, що і визначає її колір шкіри. Темний відтінок шкіри зазвичай є домінантною ознакою, тобто якщо хоча б один із батьків має темну шкіру, дитина, ймовірно, також матиме темну шкіру. 

Зріст та схильність до зайвої ваги

Генетичні фактори, що впливають на зріст, мають унікальні варіації. Наприклад, батьки з високим зростом часто передають своїм дітям цю схильність. Проте так буває не завжди, оскільки у спадок можуть передаватися не тільки прямі фактори, а й складніші комбінації генів. Зазвичай зріст дитини знаходиться між зростом батька та матері, але він може бути й вищим або нижчим в залежності від інших генетичних чинників, зокрема від їх взаємодії з факторами середовища — харчування, фізичної активності.

Схильність до надлишкової ваги є результатом взаємодії генетичних факторів та способу життя. Деякі люди мають генетичну схильність до накопичення жиру через гени, які контролюють апетит, метаболізм та зберігання енергії. Але наявність генетичної схильності не означає автоматичне отримання ожиріння. Збалансоване харчування та регулярна фізична активність можуть істотно знизити ризик розвитку ожиріння, навіть при наявності генетичної схильності. 

Темперамент і схильності

Наукові дослідження показують, що приблизно 40-60% варіації особистісних рис можна пояснити спадковістю. Деякі риси характеру (наприклад, схильність до оптимізму чи песимізму) справді часто успадковуються і можуть бути закладені на рівні ДНК. Проте соціальні умови і життєвий досвід людини також можуть сильно вплинути на те, яким буде її характер.

Особистісні риси, наприклад, рівень стресостійкості, може бути результатом взаємодії генетики та середовища, в якому людина росте. Простіше кажучи, діти, які виросли в спокійній сімейній атмосфері та мали підтримку, можуть демонструвати вищий рівень емоційної стабільності, навіть якщо їхні біологічні батьки схильні до тривожності.

Спадкові аспекти має Алкоголізм, але він не передається безпосередньо через один ген. Це пов’язано з генетичною схильністю, яка збільшує ймовірність розвитку залежності за умови впливу певних зовнішніх факторів. Генетика визначає, як організм обробляє алкоголь, і близько 50-60% ризику розвитку алкогольної залежності обумовлені генами, що регулюють цей процес. 

Інтелект і талант

Відомо, що генетичні фактори можуть пояснювати близько 50-80% варіації в інтелекті. Наприклад, дослідження близнюків і їхніх сімей показують, що люди, які мають схожі гени демонструють подібні рівні інтелекту, навіть якщо вони виросли в різних умовах.Є наукове підтвердження, що інтелект є частково успадкованим — існують конкретні гени, які можуть впливати на розвиток когнітивних функцій. Наприклад, ген DRD2, який пов'язаний з дофаміновою системою мозку, має зв'язок з пам'яттю та навчанням.

Але, незважаючи на генетичну основу, навколишнє середовище також впливає на розвиток інтелекту. Одне з досліджень, проведених Гарвардським університетом, показало, що на інтелект впливає не тільки генетика, але й рівень освіти та підтримка з боку сім'ї та оточення. Інші дані свідчать, що умови життя (харчування та психологічна підтримка) можуть на 20% змінювати генетичну схильність до інтелектуальних досягнень.

Генетика може визначати й певну схильність або потенціал до розвитку тих чи інших талантів. Наприклад, дослідження близнюків виявили, що близько 50% варіації музичних здібностей можна пояснити генетичними факторами. Спортивні досягнення також мають генетичну основу. Відомо, що певні гени можуть бути пов'язані з фізичною силою, витривалістю або швидкістю. Наприклад, ген ACTN3, який впливає на м'язову функцію, пов'язаний з високою швидкісною силою, що є важливим для спринтерів.​

Тобто генетична схильність може надати певні переваги або обмеження у розвитку талантів і здібностей. Але без належного виховання та навчання ці потенційні можливості ризикують залишитися нереалізованими. 

Цікаве з теми:

Чому ми не є «копіями» своїх батьків, хоча маємо їхню ДНК?

Ми не є «копіями» своїх батьків, хоча й успадковуємо їхню ДНК, через кілька основних причин, що пов'язані з генетикою, епігенетикою та процесами в нашому організмі.

Під час мейозу (процесу поділу клітин, що призводить до утворення статевих клітин), половина нашого генетичного матеріалу походить від матері, а інша — від батька. Проте це не означає, що ми отримаємо точні копії генів. В процесі мейозу відбувається рекомбінація — обмін фрагментами між хромосомами, що створює нові комбінації генетичного матеріалу. Це означає, що навіть якщо наші батьки мають однакові гени, ми можемо успадкувати різні їх комбінації, що пояснює наші відмінності від них.

Епігенетичні зміни також мають значний вплив на те, як ці гени проявляються. Епігенетика вивчає зміни в активності генів, які не пов'язані зі змінами в самій ДНК. Ці зміни можуть бути викликані способом життя (наприклад, харчуванням, стресом), захворюваннями. Наприклад, якщо один із батьків стресує чи незбалансовано харчується, це може вплинути на те, як деякі гени будуть активовані у нас, навіть якщо ми успадкували їх від нього ж.

Іноді під час передачі генів від батьків до дітей можуть відбуватися мутації, що призводять до змін у спадкових рисах. Ці мутації можуть бути невеликими і не завжди очевидними, але вони здатні впливати на зовнішність, схильність до деяких захворювань. Мутації є випадковими і непередбачуваними, що також пояснює, чому ми не є ідентичними нашим батькам.

Наша відмінність від батьків пояснюється також домінантними або рецесивними генами. Домінантні гени мають більший вплив на прояв ознак, навіть якщо лише один з батьків передав цей ген. А рецесивні гени потребують того, щоб обидва батьки передали їх, для того щоб ознака проявилась. 

Прикладом вибіркового спадку та домінування генів можуть бути різні групи крові у батьків та дітей. Групи крові A (ІІ), B (ІІІ), AB (IV) та O (І) визначаються на основі двох алелей, що передаються від батьків. Гени, які відповідають за групи крові, є домінантними (A та B) або рецесивними (O):

• якщо обоє батьків мають групу крові A, вони можуть мати генотипи AA або AO;
• якщо обоє батьків мають групу крові B, їх генотипи можуть бути BB або BO;
• якщо один з батьків має групу крові A, а інший — групу B, їхні діти можуть успадкувати групи A, B або AB, в залежності від того, які гени вони передають;
• якщо хоча б один з батьків має групу крові O (генотип OO), то він передасть тільки рецесивний ген O своїм дітям. Щоб дитина мала групу крові O, обидва батьки повинні мати хоча б один рецесивний ген O.

Група крові O може бути передана тільки тоді, коли обоє батьки є носіями рецесивного гена O (наприклад, мати може бути групи AO, а батько — групи BO). В іншому випадку, якщо хоча б один з батьків має домінантний ген A або B, то дитина матиме групу крові A або B. Тобто домінантні гени можуть істотно впливати на результат, але рецесивні гени все ж можуть проявлятися, якщо двоє батьків передають їх дитині.

Ми не можемо прямо змінювати генетичні риси наших дітей, але наші звички, спосіб життя та умови навколишнього середовища здатні впливати на те, як ці риси виявляються. Наприклад, вживання алкоголю або наркотиків під час вагітності може призвести до розвитку певних порушень у дитини. Це свідчить про те, що наші дії можуть впливати на здоров'я майбутніх поколінь. 

Цікаве з теми:

Як дізнатися, чи є у вас схильність до генетичних захворювань?

Щоб визначити, чи є у вас схильність до генетичних захворювань, треба дослідити родинну історію та зробити генетичне тестування. Родинна історія (лікарі називають її «сімейний анамнез») — це один з перших і найбільш доступних способів виявлення схильності до генетичних захворювань. Якщо у вас є близькі родичі (батьки, брати, сестри, діди, бабусі), які мали певні захворювання, це може бути індикатором того, що ви маєте схильність до цих проблем. Наприклад, патології серця, рак, діабет 2 типу, захворювання нервової системи часто передаються генетично. Проте наявність схильності не означає, що ви обов’язково захворієте, ви лише можете перебувати в групі підвищеного ризику.

Щоб точно дізнатися, чи маєте ви ризик розвитку генетичних захворювань, можна пройти генетичне тестування. Це дозволяє визначити, чи є у вас певні гени, які можуть підвищувати ймовірність розвитку захворювань. Наприклад, деякі генетичні мутації пов’язані з раком молочної залози та яєчників (гени BRCA1 і BRCA2), а інші можуть підвищувати ризик серцево-судинних захворювань або діабету. Тестування також може допомогти виявити мутації, які впливають на роботу імунної системи, нервову систему чи метаболізм.

Проте не поспішайте самостійно призначати собі генетичні тести і насамперед проконсультуйтеся з генетиком. Генетик може порадити, чи варто вам робити тестування, а також допоможе вам зрозуміти, які заходи можна вжити для зниження ризику розвитку певних захворювань. Знання про генетичні ризики дає можливість своєчасно позитивно вплинути на своє здоров'я, змінивши харчові звички, спосіб життя, та привчивши себе до регулярного медогляду.

Цікаве з теми: