Позднее материнство спасает детей от вредных отцовских мутаций

Сотрудники частной исландской компании по ДНК-тестированию deCODE genetics провели исследование того, как влияет возраст людей на генетическое разнообразие их потомков. Выяснилось, что чем старше человек, тем выше частота рекомбинаций ДНК в его половых клетках. Важно, что у мужчин и женщин ДНК изменяется по-разному. У мужчин чаще происходит "перемешивание" участков хромосом, а у женщин — их копирование. Таким образом, изменения ДНК, происходящие у матерей, компенсируют мутации, которые дети получают от отцов. Научная статья на эту тему вышла в журнале Nature Genetics.

Рекомбинация — это обмен участками ДНК двух гомологичных хромосом. Слово "гомологичные" означает, что на этих хромосомах находятся гены с одинаковыми функциями. Одну хромосому из пары организм получает от отца, другую — от матери. В результате рекомбинации состав генов (то есть порядок нуклеотидов в них) изменяется. Это может никак не сказаться на приспособленности организма, может её нарушить, а может и повысить. Однако чем чаще происходят рекомбинации, тем выше вероятность, что новые по составу гены могут быть как-то полезны для выживания. Фактически рекомбинация — это двигатель эволюции.

Самый частый тип рекомбинации — кроссинговер. Он происходит, когда предшественницы мужских и женских половых клеток делятся, образуя сперматозоиды и яйцеклетки. Также существует тип рекомбинации, который, наоборот, в каком-то смысле понижает генетическое разнообразие (но и сдерживает потенциальные мутации). Он называется "конверсия генов". В результате конверсии маленькие участки ДНК копируются в неизменном виде с одной хромосомы на другую.

Исследователи проанализировали данные о последовательностях генов почти у половины населения Исландии — у 151 667 человек (всего в этой стране около 330 000 жителей). Они подсчитали число рекомбинаций и конверсий, которые люди получали от своих родителей. Оказалось, что генные конверсии исландцы чаще наследуют от матерей, а результаты кроссинговера (кроссоверы) — от отцов. При этом чем старше мать, тем больше вариантов конверсий передаётся её потомкам. Это означает, что в предшественницах яйцеклеток женщин (а яйцеклетки ежемесячно созревают с момента первой менструации до начала менопаузы) с возрастом накапливается всё больше последствий генетических рекомбинаций. У женщин с 20 до 40 лет число конверсий возрастает в среднем в 2,4 раза. У мужчин, напротив, с возрастом увеличивается частота кроссоверов в предшественницах половых клеток.

Особенности строения нуклеотидов (небольших молекул, из которых состоит ДНК) приводят к тому, что при генетических рекомбинациях одни нуклеотиды ("сильные") чаще встраиваются в изменённые хромосомы, чем другие ("слабые"). Генетические конверсии происходят таким образом, что в результате их в ДНК повышается число "сильных" нуклеотидов. Поэтому при оплодотворении и последующем делении клеток зародыша в состав хромосом чаще входят конверсии, а не кроссоверы. Это позволяет уменьшить эффект от кроссоверов, которые в зародыш чаще всего попадают с ДНК мужчин. Таким образом, ДНК матери нейтрализует ряд потенциальных мутаций, полученных зародышем от отца, в любом возрасте родителей.