「彼女は母親のように笑います。遺伝の力と癖」

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ビデオ: およそ5%の人が持つユニークな身体的特徴10 2022, 12月
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Anonim

ゲノム編集の研究は今では当たり前になっています。しかし、倫理的に曖昧な実験は、将来、科学が先天性疾患から人類を救うことができるという希望を与えます。しかし、遺伝に関しては、会話は遺伝学に限定される必要はありません。科学ジャーナリストのカールジンマーは、人間は遺伝の概念の幅を過小評価していると信じています。その本の中で彼女は母親のように笑っている。マリア・バゴツカヤとパベル・クプツォフによってロシア語に翻訳された「遺伝の力と癖」(出版社「アルピナ・ノンフィクション」)、ジマーは遺伝のメカニズムを研究する物語を語り、その過程でなぜこれまでもこれからも存在する理由を説明しますこのトピックに関して非常に多くの意見の相違があります。 N + 1は、「遺伝的キメラ」の性質の発見と研究に捧げられた一節を読むように読者を招待します。

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オーウェンの生涯は牛と関係がありました。彼の父は、純血種のガンジー牛を乗せた船でウェールズから米国に航海し、ウィスコンシン州に酪農場を設立しました。オーウェンは農場でたくさん働いて育ち、定期的に牛の誕生と死を見ました。 2つの教室と8学年の2人の教師がいた学校は傍観者でした。年長の子供たちが答える時間を過ごすために、彼は縫製をしました。

オーウェンが高校で近くの町に旅行し始めたとき、彼の教師は一般的に卒業後、彼は彼の家族の農場に戻って牛の世話をするだろうと思っていました。英語の先生、ミス・グラブだけが彼の中に何か他の能力を見ました。彼女は彼にフランス語を勉強するように誘ったが、農業の先生は彼女に無礼に反対した。

近くの小さな大学への奨学金を受け取った後、オーウェンは彼の研究を続けることができましたが、彼はまだ放課後、農場で働くために毎日家に帰りました。彼の家族は彼が学校の先生になることを期待していた。しかし、大学の卒業時期が近づくと、オーウェンは生物学者になることを決心しました。

彼はウィスコンシン大学に行き、そこで彼は虹彩を調べるために巨大なバスケットに鶏の頭を詰めました。彼は裸のハトに種をまき、羽を失う原因となった遺伝子を追跡しました。彼は、鳥の胚性細胞が、その場所に定着するために、どのようにして胚の奥深くまで通過するのかを研究しました。この仕事のおかげで、オーウェンは、発達は細胞分裂だけでなく、それらの動きでもあることを永遠に学びました。

オーウェンは1941年に博士号を取得した後、牛の親子鑑定を実施することで資金を調達した遺伝子研究所で働き始めました。 「それはそのような生物学的ビジネスベンチャーでした」と彼は後で言いました。全国の農家は、チャンピオン牛の精液を牛に授精し始めています。そして彼らは、子牛がそれが支払われた非常に貴重な血統を継承していることを確認したかったので、ランダムな男性から妊娠したことが判明しませんでした。

研究所はこの活動からお金を受け取っただけでなく、文字通り牛の血で溢れていました。 「血液は群れ全体から採取されました」とオーウェンは書いています。

オーウェンと彼の仲間の生物学者にとって、この血は天からの科学的な贈り物になりました。各サンプルには、動物とその親戚に関する広範な情報が添付されていました。研究者は、血液型が依存するタンパク質だけでなく、他の多くのタンパク質の血中レベルを分析し、牛がどのように遺伝子を子孫に渡すかを研究することができました。彼らは基本的な質問をすることができました-たとえば、多くの別々の遺伝子によってコード化された複雑な特性、または何らかの形で互いに関連している遺伝子です。すべてが非常にうまくいきました。仕事は順調に進んでいました。

しかし、その後、1つの問題がありました。 「牛の双子には奇妙なことがありました」とオーウェンは言いました。

もっと正確に言えば、フリーマーチンには奇妙なことがありました。オーウェンは、フリーマーチンとその双子の兄弟の血液タンパク質を比較しました。彼らは兄弟だったので、彼は彼らのリスが通常の兄弟のペアと同じように異なることを期待していました。しかし、フリーマーチンとその兄弟のタンパク質は同一でした。動物の性別は異なりますが、生化学的には一卵性双生児のように見えました。

オーウェンはこの結果を説明できませんでした。彼がフリーマーチンの謎について考えている間、メリーランドの農夫は彼に助けを求めました。ある朝、彼はガンジー牛を純血種のガンジー種雄牛と交配させました。その日遅く、明るい頭を持つヘレフォード種の雄牛が彼の納屋の生け垣を突破し、牛も覆いました。 9か月後、牛は双子を出産しました。

「彼らは注目に値するペアでした。未経産牛はガンジー牛のように見え、雄牛はヘレフォード種の優勢な白い頭を持っていたからです」とオーウェンは後に回想しました。

農夫はオーウェンが父性を確立することができるかどうか尋ねました。彼はオーウェンに子牛、母親、そして両方の雄牛の血を送りました。オーウェンが血中のタンパク質を詳しく調べたとき、彼はこれまで誰も見たことのない何かを発見しました-各子牛は両方の雄牛のタンパク質を持っていました。

リリーの研究を思い出して、オーウェンは子牛には異なる父親がいることを示唆しましたが、その後、彼らの血は付着した胎盤を通して混ざり合いました。彼はこの混乱がどれほど強いのか疑問に思いました。結局のところ、赤血球はほんの数ヶ月しか存在せず、骨髄で形成される新しいものに取って代わられます。オーウェンは、メリーランド州の子牛の成長を追跡し、それらが正常な動物に成長するかどうかを確認することにしました。

オーウェンは、生後6か月の子牛に再び血を流すように、農家と取り決めました。彼らの血はまだ混ざっていた。そして、子牛が1歳のときでさえ、オーウェンは彼らがまだ彼らの血中に両方の雄牛からのタンパク質を持っているのを見つけて驚いた。彼は、子牛の間には単なる血液の移動以上のものがあることに気づきました。双子は骨髄幹細胞を互いに受け渡しました。

この発見により、オーウェンは私たちの遺伝の理解がいかに不正確であるかを示しました。私たちは両親から遺伝子を受け継いでいると確信しています。1つの卵子と1つの精子細胞を組み合わせると、1つの接合子が形成され、1つのゲノムが得られました。ここでオーウェンは、体がさまざまな生物に属する細胞で構成されている牛について説明しました。

純血種のガンジー種の未経産牛のいくつかの細胞の上昇を元の細胞までさかのぼることができます。しかし、彼女の幹細胞のいくつかは、ヘレフォードの双子の兄弟にまでさかのぼることもできます。発生学者がこれらの細胞の系統を描くとしたら、彼らは別々の基盤と絡み合った枝を持つ2本の木を描く必要があります。そして、もし彼らがこれらの細胞の遺伝子を前の世代までたどったとしたら、いくつかはガンジー種の雄牛からのものであり、いくつかはヘレフォード種の雄牛からのものでしょう。しかし、遺伝の規則に違反しているにもかかわらず、子牛は完全に健康でした。異なる親からの異なる細胞を融合することはかなりうまくいきました。

オーウェンは、これがまれな偶然であるかどうか疑問に思いました。彼は何百頭もの双子の子牛の血を研究しました。症例の90%で、彼は彼らの血液が混ざっていることを発見しました。双子の免疫システムはこの混合によって悩まされていないようだったので、この発見は特に注目に値しました。 1940年代までに。輸血は非常に標準的な医療処置になりました。なぜなら、医師は、致命的な免疫応答を引き起こさないように、間違った血液型の患者への輸血を非常に注意深く回避することができたからです。オーウェンは、おそらく外来細胞への早期の曝露が免疫系に耐えることを教えていると示唆しました。

オーウェンは1945年10月にフリーマーチンの物語を発表し、その後カリフォルニア工科大学から仕事を提供されました。生物学者と彼の妻はウィスコンシンの冬を南カリフォルニアに向けて出発し、フリーマーチンに関する研究を断念しました。通常の実験室に落ち着いた後、彼はラットと協力し、さまざまな動物の血管を縫い合わせて、幹細胞が一般的な血流を介して移動するかどうかを確認しました。

おそらく、英国の医師が数年後にそれに注意を払わなかったならば、フリーマーチンでの彼の仕事は忘れられていただろう。ピーター・メダワーは当時、先駆的な移植実験を行っていました。彼は第二次世界大戦中にこの研究を取り上げ、火傷したイギリス空軍のパイロットを治療する方法を見つけることを望んでいました。 Medawarは、患者の健康な皮膚を特定の方法で採取して治療すれば、損傷部位に正常に移植できることを発見しました。しかし、彼が他の人から採取した組織を移植した場合、それは通常根を下ろしませんでした。

Medawarは、同じドナーの皮膚片を患者に繰り返し移植しようとすることがありました。今回、彼女はさらに早く拒絶されました。 Medawarは、免疫系が移植片を侵入する敵として認識し、外来組織に精通しているほど早く攻撃を開始することに気づきました。

この発見により、メダワールは免疫細胞が他の細胞とどのように区別できるかを考えるようになりました。彼は、発生中の胚において、免疫系がそれらの遺伝子によってコードされているタンパク質を細胞上の識別マークとして認識することを学ぶことを示唆した。後で正しいマークのないセルに遭遇したとき、彼女はそれらを敵と見なします。 Medawarは、これが当てはまるかどうかを確認する簡単な方法を見ました。同じ遺伝子を持つ一卵性双生児は、互いに移植された組織を受け取る必要があります。二卵性双生児や他の兄弟は、そのような組織を拒絶する可能性が高くなります。

Medawarと彼の同僚は、牛の検査を行うためにスタッフォードシャーの研究農場の1つに行きました。科学者たちは牛の耳から革片を切り取り、他の牛のしおれに挿入しました。実験は成功したか失敗したかの両方でした。普通の兄弟姉妹では、一卵性双生児とは異なり、移植は通常根を下ろしませんでした。実は、さすがに。しかし、メダワールは、フリーマーチンを含む二卵性双生児でも、移植がうまく根付いたことに驚いた。

オーウェンとは異なり、彼は牛にあまり精通していなかったため、最初、メダワールはこれらの結果に混乱していました。しかし、イギリス人がアメリカの生物学者の研究を発見したとき、この混乱は消えました。オーウェンは、胚の段階で、兄弟の子牛が一般的な血流を介して互いに細胞を交換することを示しました。 Medawarは、子牛の発達中の免疫システムが両方のタイプの細胞をそれら自身のものとして認識することに気づきました。英国の研究者が兄の皮膚を大人のフリーマーチンに移植したとき、彼の免疫システムはすべてを見逃していました。

オーウェンの考えに基づいて、メダワールは免疫システムをさらに深く研究し始めました。その結果、彼の研究は臓器移植の現代的な実践の基礎を築きました。 1960年、メダワールはノーベル賞を受賞しましたが、後にオーウェンにこの名誉を彼と分かち合うべきだったと書いています。

植皮実験は、免疫系だけでなく遺伝についてもメダワールに重要な情報を与えました。フリーマーチンと他の兄弟のウシの双子は、異なる接合子に由来する細胞が1匹の動物の体内に存在する場合、これまでに説明されていないバージョンの例であることが判明しました。 Medawarは、そのような動物は別の名前に値すると判断し、キメラと名付けました。

この名前は、何千年も前の私たちを指しています。古代ギリシャ神話は、奇妙な生き物の誕生の報告に触発されたようです。キメラはライオンの前部がモンスターと呼ばれ、後ろからは蛇のように見え、中央部は山羊のようでした。 Medawarにとって、この言葉はより現代的な意味も持っていました。ルーサーバーバンクのような庭師は、ある植物の上部を別の植物の茎に接ぎ木して、いわゆる接木ハイブリッドを作成することがありました。 1903年、ドイツの植物学者ハンスウィンクラーは、異常な接種を行いました。彼は、片側がトマト、反対側がナス科の植物を受け取り、この作品をキメラと呼びました。ウィンクラーの新しい用語は植物学者の間で広まりましたが、そのような移植に関連してのみです。

メダワール氏によると、オーウェンはウィンクラーの植物モンスターの天然動物バージョンである「遺伝子キメラ」を発見したという。

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1951年に英国の研究者が皮膚を使った実験の結果を発表したとき、彼はキメラがどこにあるのかという問題についてはあまり考えていませんでした。しかし、2年後、メダワールはロンドンの科学者ロバート・レースから、最初の人間のキメラが明らかに発見されたことを知らせる手紙を受け取りました。

私たちは今日、この人間のキメラをマック夫人という名前で知っています。 1953年の春、当時25歳だったマック夫人は、寄付のためにイングランド北部のシェフィールド輸血センターにやって来ました。

保存のために血液を送る前に、そのグループを決定する必要がありました。検査技師はそれに抗体を追加しました。これにより、グループAの血球が凝集するはずでした。一部の細胞は凝集しましたが、ほとんどの細胞は凝集しませんでした。結果は、血液型Aと0の混合物と同様でした。

医師のIvorDunsfordは、混乱があったことを示唆しました。マック夫人は最近輸血を受けたのかもしれません。たとえば、彼女は0型の血液を持っていて、誤ってA型の血液を与えられましたが、詳細を調べてみると、マック夫人は人生で輸血を受けたことがないことがわかりました。ダンズフォードはロンドンの血液型医学研究評議会に助言を求めた。評議会長のロバート・レイズは、米国で最も尊敬されている血液型の専門家であり、それらに関連するパズルを解くことを楽しんでいました。

ダンズフォードは彼に女性の血液のサンプルを送り、レースは分析を繰り返した。彼は同じ結果を得て、血液型Aと0を見つけました。

彼の長年の研究の中で、レースはそのようなことに遭遇したことはありませんでした。先例は、オーウェンが血球を交換する双子の子牛を発見したことを思い出させました。オーウェンが最初の遺伝子キメラを説明してから8年が経過しましたが、人間の中でそのようなものをまだ見つけた人は誰もいません。レースはダンズフォードに手紙を書き、マック夫人に双子がいるかどうか尋ねるように頼んだ。

ダンズフォードが彼女にこの質問をしたとき、女性はショックを受けました。確かに、彼女には双子の兄弟がいました。しかし、彼は3ヶ月の年齢で肺炎で亡くなりました。

レースはそのニュースに興味をそそられました。 「マック夫人はフリーマーチンではないと私は信じています」と彼はダンズフォードに書いた。 「彼女は今まで妊娠したことがありますか?」

人種は、マック夫人の双子の細胞が、ハゼの細胞がフリーマーチンの姉妹を不妊にするのと同じように、彼女の性的発達を妨げることができたかどうかについて言及していました。マック夫人には息子がいることが判明したので、彼女の卵巣は正常に機能しています。

レースはニュースによって落胆しませんでした。彼と彼の同僚は、マック夫人がキメラであるかどうかを調べ続けました。研究者は血液型のより正確な推定を行い、グループ0の2つの部分がグループAの1つの部分を占めると判断しました。

それからレースはメダワールに事件について書いた。不思議なことに、メダワールは彼自身がキメラ牛を研究するときに使用した試験方法を提案しました。彼はマック夫人もキメラであると疑って、これを確かめる方法を考え出しました。

Medawarは、血液型を決定する遺伝子が赤血球だけでなく、唾液腺でも機能していることを知っていました。彼は、レースがマック夫人の唾液のサンプルを取り、それをタンパク質についてテストすることを提案した。したがって、どのバージョンのタンパク質が最初にマック夫人に存在し、彼女が彼女の兄弟から受け取ったかを知ることができました。

レースのスタッフは、女性の唾液がタイプ0、つまり血液の3分の2と同じであることを発見しました。レースは今答えを持っていました:マック夫人は彼女の両親からグループ0遺伝子を継承しました、しかしまだ子宮の中にグループAの彼女の兄弟から幹細胞を獲得しました。彼の細胞は彼女の骨髄に入りそして今日までそこで造血を続けました。

1953年7月11日、Dunsford、Raceとその同僚は、British MedicalJournalに「ChimerismofBlood GroupsinMan」という記事を発表しました。 「1916年に、リリーは次のように書いています。「フリーマーチンに関しては、ここで自然は非常に興味深い実験を行いました」と著者は記事の最後に思い出させました。 「マック夫人の場合、自然界で行われた実験についても、その意義を十分に理解できれば、間違いなく同じことが言えます。」

そしてその後の数年間、ダンズフォードはマック夫人のニュースでレースを続けました。時間が経つにつれて、双子の兄弟から得られた細胞の彼女の血液への影響は徐々に減少しました。レースがこの話を時間をかけて思い出したとき、彼は彼らが四半世紀前に亡くなった少年の血液型を決定することができたことを喜んでいました。私たちが人々が死んでいると言うとき、彼らの細胞が彼らと一緒に死んだことは言うまでもありません。親は、自分の細胞のいくつかを使用して「子供」と呼ばれる新しい細胞株を作成することにより、死を騙すことができます。この観点から、あなたの兄弟をマック夫人と呼ぶべきかを知ることは非常に困難です。彼の心臓は、肺炎のために乳児期に鼓動を止めました。しかし、その時までに、少年の幹細胞はすでに数ヶ月間妹の骨に根付いていて、数十年後、彼らは新しい血球を作り続けました。

この幽霊のような少年に、メダワールは彼の本「個人の独自性」の小さな断片を捧げました:

マック夫人がいつまでキメラのままでいるのかは不明ですが、彼女は現在28歳です。おそらく、時間が経つにつれて、彼女の双子の兄弟の赤血球は徐々に消え、したがって、死は最終的に彼女に起因するすべてを受け取るでしょう。

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