Генотип человека
Генотип — совокупность всех генов организма (или полигенный комплекс). Регистрируемый результат действия генотипа — фенотипическое проявление (см. главу 3).
Уточнение о фенотипическом проявлении необходимо потому, что в геноме человека наряду с кодирующими последовательностями ДНК имеются некодирующие, неэкспрессирующиеся (нетранскрибирующиеся) последовательности без фенотипического проявления — псевдогены (или ложные гены).
В результате выполнения международной программы «Геном человека» установлено: генотип человека включает 35-40 тыс. генов. Такие данные соответствуют ранее известным — о выделении 35 тыс. типов мРНК в культуре злокачественных клеток человека, названной клетками HeLa (инициалы одной онкологической больной). Каждый тип мРНК есть результат транскрипции индивидуального структурного гена (для сравнения: генотип кишечной палочки — 4 тыс., дрожжей — 7 тыс. генов).
Генотип человека с одной стороны — основа его гомеостаза (см. ниже), а с другой стороны — основа программы его онтогенеза.
В частности, индивиды с генотипами, не обеспечивающими подавление отрицательного действия патологических генов и факторов среды, оставляют меньше потомков, чем те, у которых нежелательные эффекты подавляются.
Подавление генотипом отрицательных эффектов зависит от активности имеющихся в любой клетке генов-модификаторов. Они модифицируют действие нормальных аллелей в аллельных и неаллельных парах таким образом, что те начинают оказывать доминантное влияние на патологические гены.
В целом же генотип — основа эволюционной стабильности биологического вида, обеспечиваемой уникальными свойствами молекулы ДНК. В свою очередь, стабильность генотипа обусловливает надежность гомеостаза как отдельных клеток, так и организма в целом.
Гомеостаз и системный характер организации молекулярной жизни
Гомеостаз — фенотипическое проявление генотипа, свойство организма сохранять постоянство (целостность) внутренней среды при совместимых с жизнью условиях внешней среды.
Гомеостаз базируется на стабильности разнообразных и бесконечных в течение жизни генетически детерминированных преобразований или межмолекулярных реакций, сложившихся в ходе эволюции. Среди них реакции: ДНК-ДНК, ДНК-РНК, РНК-РНК, белок-ДНК, белок-РНК, белок-белок, белок-субстрат.
Выделяют разные виды гомеостаза:
• структурный гомеостаз, целостность морфологической организации на разных уровнях дискретности организма;
• химический гомеостаз, целостность состава внеклеточной (жидкой) части внутренней среды (кровь, лимфа, цереброспинальная жидкость);
• гомеостаз метаболических процессов в печени, почках, мышцах и других органах;
• гомеостаз газообмена в легких;
• гомеостаз кислотно-щелочного состояния крови;
• гомеостаз буферных свойств гемоглобина и т.д.
Многие из указанных видов гомеостаза имеют общие механизмы и тесно связаны друг с другом.
Именно объединение отдельных видов гомеостаза в целостную приспособительную систему организма в ответ на действие факторов внешней среды отражает системный характер организации различных форм молекулярной жизни (см. главы 7 и 8).
Такое объединение достигается за счет совместного функционирования основных регуляторных (и одновременно защитных)
систем организма: нервной, эндокринной, иммунной, ферментной (см. главы 13-15). Эти системы различаются по скорости и времени сохранения ответа на действие факторов внешней среды (раздражителей). Относительно быстрые реакции организма обеспечиваются нервной системой.
Гормональные и иммунные воздействия распространяются на клетки, ткани и органы гораздо медленнее, чем нервные импульсы, но зато и сохраняются более длительное время.
Наглядным примером генерализованного ответа на необычное по силе и продолжительности воздействие раздражителей служит стресс-реакция, обусловливающая быстрое привлечение энергетических ресурсов для адаптации организма к новым условиям.
При действии раздражителей сигналы из анализаторных отделов коры головного мозга поступают в гипоталамус, передающий их гипофизу, где резко возрастает синтез гормонов, и они выбрасываются в кровь. Включаются три основные «эндокринные оси»: адренокортикотропная, соматотропная и тиреоидная — они связаны с активностью надпочечников и щитовидной железы. Затем происходят соответствующие изменения в состоянии других систем. Общий итог — повышение уровня сопротивляемости организма.
Известны два способа генетического контроля гомеостаза.
Первый способ — контроль за элементарными реакциями непосредственно в клетке (например, пассивный транспорт веществ, синтез ферментов).
Второй способ — контроль за более сложными реакциями, протекающими на уровне органов и систем организма (например, регуляция функций на основе нормы реакции, регуляция иммунитета, мышечной и нервной активности, умственной деятельности и др.).