Батьком домашніх свиней є дикий кабан, що належить до роду парнокопитних нежуйних. Нині цих сільськогосподарських тварин розводять у багатьох країнах світу. Але найбільш популярні вони в Європі, Росії та державах Східної Азії.
Зовнішній вигляд свині
Від своїх предків, диких кабанів, домашні свині відрізняються дуже сильно. Єдине, поросята зазвичай не бувають покритими такою густою шерстю. Практично ідентична та анатомія свині та дикого кабана.
Відмінними рисами домашніх поросят є:
- компактна статура;
- ноги з копитцями;
- представлений щетиною волосяний покрив.
Подовжена морда, що закінчується п'ята, що служить при пошуках їжа для розпушення грунту - це, звичайно ж, також один з основних характерних ознаксвині. На фото нижче можна бачити, наскільки зручно поросятам користуватися цим своїм органом навіть за умови утримання в домашніх умовах. Є п'ятачком свині хрящовий рухомий диск.
За формою голови свині можна, крім усього іншого, визначити її вигляд. У представників м'ясних порід вона дещо подовжена. У сальних поросят ця частина тіла має більш округлу форму.
Анатомія свині: опорно-рухова система
Належать поросята до класу ссавців. Скелет цих тварин представлений приблизно 200 кістками. При цьому виділяють такі їх різновиди:
- довгі трубчасті;
- короткі;
- довгі вигнуті;
- пластинчасті.
Сам скелет свиней складається з кількох відділів:
- черепа;
- тулуба та хвоста;
- кінцівок.
М'язова система свині представлена гладкою мускулатурою та скелетними м'язами. Кістки в організмі цих тварин поєднують колагенові волокна, що утворюють суглоби. У свиней налічується кілька непарних і близько 200-250 парних м'язів.
Травна та видільна система
Поросята – тварини практично всеїдні. І травна система у свиней розвинена, звичайно, дуже добре. Основними її відділами є:
- Ротова порожнина;
- ковтка та стравохід;
- однокамерний шлунок;
- товстий та тонкий кишечник;
- пряма кишка;
- анус.
За фільтрацію крові та нейтралізацію шкідливих речовин у свиней, як і в будь-яких інших ссавців, відповідає печінка. Шлунок у цих тварин розташовується у лівому підребер'ї, а підшлункова залоза – у правому.
Сечостатева система
Однією з безумовних переваг свиней як сільськогосподарських тварин є висока плодючість. Статева системакнурів представлена такими органами:
- мошонкою та насінником;
- протокою та насіннєвим канатиком;
- сечостатевим каналом;
- статевим членом;
- спеціальною шкірною складкою, що прикриває член – препуцією.
Статева система свині-самки представлена такими органами:
- яєчниками;
- маточними трубами;
- маткою та піхвою;
- зовнішніми органами.
Статевий цикл у свині може тривати від 18 до 21 дня. Дитинчат ці тварини виношують 110-118 днів. В однієї свиноматки може народжуватися до 20 дитинчат. Це навіть більше, ніж у кроликів, що славляться своєю плідністю.
Сечостатева система свині представлена також:
- парними бруньками;
- сечоводи;
- сечовим міхуром;
- сечівник.
У самців сечівник, крім усього іншого, проводить і статеві продукти. У свинок він відкривається напередодні піхви.
Нервова система
Свині – тварини високорозвинені. Вважається, що за інтелектом вони близькі до собак. Цих тварин, наприклад, легко можна навчити виконувати різного роду команди. Як і собаки, свині здатні здалеку повертатися до тих місць, де вони колись проживали.
Нервова системацих тварин представлена:
- головним та спинним мозком з гангліями;
- нервами.
Мозок у цих тварин має дві півкулі з звивинами та покритий корою. Маса його у свиней коливається в межах 95-145 р. Довжина спинного мозку у цих тварин може дорівнювати 119-139 см.
Серцево-судинна система
Як і в інших ссавців, центральним органом кровообігу свиней є серце. Форму воно має конусоподібну та поздовжню перегородку поділено на праву та ліву половину. Ритмічно скорочуючись, серце свині жене кров по всьому її тілу. Кожна половина серця тварин, у свою чергу, розділена поперечними клапанами на шлуночок та передсердя.
Кров свиней складається з плазми та плаваючих у ній еритроцитів, тромбоцитів та лейкоцитів. З серця по організму тварин воно тече по артеріях, повертається до нього - по венах. Також кровоносна система свині представлена капілярами, через стінки яких у тканини надходить кисень.
Різного роду сторонні частки та мікроорганізми знешкоджуються в організмі цих тварин у лімфатичних вузлах.
Особливості будови шкіри свиней
Товщина шкіри поросят може змінюватись в межах 1.5-3 мм. У породистих свиней цей показник і зовсім може дорівнювати всього 0.6-1 мм. При цьому підшкірний шар у поросят містить дуже велика кількістьжирів і може досягати величезної товщини.
У статевозрілих самців з боків плечового пояса та грудей є щит, що складається з ущільнених пучків із жировими прокладками. Ця освіта захищає кабанів під час бійок у період статевого полювання.
Жорсткі волоски щетини на шкірі свиней чергуються з м'якими. Густота волосяного покриву у поросят різних порід може бути неоднаковою. У більшості випадків у господарствах розлучаються, звичайно ж, голі поросята. Але існують і породи, представники якої вкриті густою шерстю, приблизно такою самою, як дикі кабани.
Аналізатори, органи слуху та зору
Серцево-судинна система свині розвинена таким чином дуже добре. Те саме стосується й інших органів поросят. Наприклад, нюхом свині відрізняються просто чудовим.
Відповідальний за сприйняття запахів орган у цих тварин розташований у носовому ходу і складається з:
- нюхового епітелію;
- рецепторних клітин;
- нервових закінчень.
Дотик у свиней здійснюється рецепторами опорно-рухового апарату, слизовими та шкірою. Органами смаку у цих тварин є сосочки, розташовані в слизовій ротовій порожнині. Очні яблука у свиней зоровим нервом поєднуються з головним мозком.
Вуха цих тварин складаються з наступних відділів:
- равликової частини;
- провідних шляхів;
- мозкових центрів
Подібності та відмінності свині та людини
Люди, як добре всім відомо, ставляться до класу приматів і походять від мавпи. Чисто зовні людина, безумовно, найбільше нагадує саме цю тварину. Те саме стосується і будівлі внутрішніх органів. Однак і до свині у плані фізіології та анатомії людина стоїть досить близько.
Наприклад, як і люди, поросята є тваринами всеїдними. Вважається, що й приручені вони колись були саме через це. Дикі кабани охоче харчувалися рештками людської їжі. Єдиною різницею між людьми та свинями в цьому плані є те, що останні в ротовій порожнині мають менше рецепторів гіркого смаку. Солодке і гірке порося сприймає дещо по-іншому, ніж людина.
Як відомо, серце свині за будовою мало чим відрізняється від серця людини. Поросят медики навіть намагаються використати у цьому плані як донорів і для людей, і для мавп. Серце поросят важить 320 г, у людини – 300 г.
Дуже схожа на людську та шкіра свині. Ці тварини, як і люди, можуть навіть засмагати. Схожі за будовою у людей та свиней також:
- очі;
- печінка;
- нирки;
- зуби.
У жовтій пресі іноді навіть з'являється інформація про те, що іноді свиноматок у США та Китаї використовують для виношування людських ембріонів.
Що думають вчені
Розводять поросят люди досить давно. І анатомія свиней вивчена, звичайно ж, просто чудово. Однак однозначної відповіді на питання про те, чому поросята та примати настільки схожі, на жаль, не існує. У цьому плані є лише кілька неперевірених гіпотез. Наприклад, деякі вчені вважають, що сама свиня колись походить від примату.
Цій неймовірній гіпотезі навіть є підтвердження. На острові Мадагаскар дослідниками було знайдено викопні останки лемурів, що мають довгу морду з п'ятачком. Як і свині, ці тварини колись розривали носом землю, шукаючи їжі. При цьому замість копит вони мали п'ятипалу, як у людини, руку. Та й у ембріонів сучасних свиней, як це не дивно, є закладка п'ятипалої руки і мордочки, як у примату.
Своєрідним підтвердженням того, що поросята колись були приматами, є давні легенди. Наприклад, в одному з переказів жителів острова Бот стверджується, що в давнину герой Кат зробив людей і свиней за одним зразком. Однак пізніше поросята захотіли мати свої відмінності та почали ходити на чотирьох ногах.
Хвороби людей та свиней
Вченими було відмічено, що подібність людей і свиней не обмежується анатомічною будовою органів. Практично однакові у приматів і поросят та хвороби. Наприклад, у свиней, як і в людей, на старості може діагностуватися хвороба Альцгеймера. Також поросята дуже часто страждають на ожиріння. Може спостерігатись у цих тварин і хвороба Паркінсона. Свиня на фото нижче страждає саме на таку хворобу.
Трансгенні тварини
Серце та інші органи у поросят та людей схожі. Але таки вони неідентичні. Досвіди з пересадки свинячих органів людям закінчуються поки що, на жаль, невдачами через відторгнення тканин. Щоб вирішити цю проблему, вчені почали виводити спеціальних трансгенних свиней. Для того щоб отримати таких поросят, в зародок вводять два людські гени і відключають один свинячий.
Багато вчених вважають, що досліди щодо виведення трансгенних свиней у майбутньому насправді можуть допомогти вирішити проблему відторгнення тканин при пересадці органів. Підтвердження цьому, до речі, вже є. Наприклад, 2011 р. російські хірурги успішно пересадили пацієнтці клапан серця трансгенної свині.
Подібність на генетичному рівні
Анатомія і фізіологія свиней такі, що вони, на думку вчених, є точною біологічною моделлю людини. За будовою ДНК до людей, звичайно, найближче знаходяться мавпи. Наприклад, розбіжності у генах людини і шимпанзе становить лише 1-2 %.
Але й свині у плані будови ДНК знаходяться досить близько до людини. Подібність у ДНК людини та свині, звичайно, не така велика. Проте вчені з'ясували, що у людей і поросят деякі види білків дуже схожі за складом. Саме тому поросят колись активно використовували для одержання інсуліну.
Останнім часом у науковому світі викликають багато суперечок така тема, як вирощування усередині поросят людських органів. Чисто теоретично проведення подібних процедур нічого неможливого не являє собою. Адже геном людини та свині справді в чомусь схожий.
Для отримання органів стволові клітини людей можна просто поміщати в яйцеклітину свиноматки. В результаті розвиватиметься гібрид, з якого надалі виросте не повноцінний організм, а лише один якийсь орган. Це може бути, наприклад, серце чи селезінка.
Звичайно, вирощені всередині свиней органи могли б урятувати життя багатьох людей. Однак багато вчених є противниками цього методу. По-перше, проведення подібних дослідів, звичайно ж, негуманне по відношенню до самих свиней. По-друге, вважається, що вирощування в свинях органів для людей може призвести до появи нових генномодифікованих збудників хвороб, здатних забрати життя мільйонів людей.
Геном людина-свиня
Кров свиней біологічно на 70% збігається з кров'ю людини. Це уможливило проведення одного дуже цікавого експерименту. Вчені взяли вагітну свиноматку та ввели ембріонам білу кров людини, яка містить спадкову інформацію. Вагітність у тварини закінчилася успішними пологами.
У крові поросят, що з'явилися на світ, дослідники в подальшому виявили клітини, що містять великі ділянки як людських, так і свинячих хромосом. Це, звичайно, стало справжньою сенсацією в науковому світі. Крім того, такі клітини в організмі поросят виявилися ще й стійкими. Тобто зберігалися тривалий час після народження. Простіше кажучи, вченими вперше було отримано стабільний геном людина-свиня. Звичайно ж, таких клітин в організмі випробуваних поросят було небагато і на людей тварини аж ніяк не схожі. Однак людського матеріалу в отриманому геномі містилося більше третини.
Інші дослідження вчених
Як би там не було, анатомія свиней вивчена добре, і ідея використання цих тварин як донорів виглядає досить привабливою. Більшість учених у своїй вважають, що нічого неможливого у цьому немає. Напрацювання у дослідників у плані вже зараз є досить серйозні. Наприклад, вченим вдалося з'ясувати, що взяті з організму поросят нервові клітини здатні ставити на ноги паралізованих людей.
Зі свинячого колагену вже сьогодні виготовляються дуже якісні контактні лінзи. Хрящові клітини вух поросят використовуються для вирощування штучних грудей. Також вченими було створено свиню, яка виробляє корисні для людського серця жирні кислоти Омега-3.
90% відкриттів у медицині здійснено завдяки лабораторним гризунам. Саме вони стали першими «дегустаторами» добре відомих медпрепаратів, на них випробовувалися антибіотики, завдяки яким ми дізналися, як впливають на організм людини алкоголь, наркотики, радіація… Чому саме щури?
Чим схожа:щур дивовижно збігається з людиною за складом крові та за структурою тканин; єдина тварина, яка, як і людина, має абстрактне мислення. Саме вміння робити висновки дозволяє цим тваринам бути такими живучими.
Свиня
На острові Мадагаскар знайдено викопні кістяки великих свиноголових лемурів - мегаладаписів. Замість свинячих копит вони мали п'ятипалу «людську» руку. Існують далекосяжні плани використання як сурогатних матерів для виношування людських ембріонів... свиноматок.
Чим схожа:ембріон свині має закладку п'ятипалої руки і мордочку, подібну до людського обличчя, - копитця і п'ятачок розвиваються лише перед пологами; фізіологія свині найбільше відповідає людській. Недарма для трансплантації печінки, нирок, селезінки та серця можна використовувати органи свині.
Дельфін
Професор А. Портман (Швейцарія) проводив дослідження розумових здібностей тварин. За результатами тесту на перше місце вийшла людина – 215 балів, на другому виявився дельфін – 190 балів, третє місце посів слон, а на четвертому – мавпа.
Чим схожий:у людини і дельфіна найрозвиненіший мозок. У нас вага мозку - близько 1,4 кг, у них - 1,7, а в тієї ж мавпи вона втричі менша. Кора головного мозку дельфіна має вдвічі більше звивини, ніж у нас. Тому дельфін здатний засвоїти в 1,5 рази більше знань, ніж людина.
Людина мавпа
Їх існує чотири види: найбільша і найсильніша - горила, потім - орангутанг, наступний за розміром - шимпанзе і нарешті найменший - гіббон.
Чим схожа:аналогічне людському будову скелета; здатність до прямоходіння; відставлений убік великий палець(щоправда, як на руках, а й у ногах); життя в сім'ї, причому, як правило, дитинча йде, тільки зустрівши потенційну дружину.
Риба
Здавалося б, де ми та де риби? Ми теплокровні. Вони холоднокровні, ми живемо на суші, вони у воді, але…
Чим схожа:риб'ячий колаген (білок, що становить основу сполучної тканини організму - сухожиль, кісток, хрящів, шкіри, що забезпечує її міцність та еластичність) має майже ідентичну з людським молекулу білка. Цю властивість часто використовують у косметології при виготовленні крему.
Не зовсім так! Таке твердження було актуальним ще кілька десятків років тому. Тоді вважалося, що найближчий родич людини – людиноподібна. Підтвердженням цього була так звана шкала кмітливості серед тварин. Згідно з цією шкалою, людиноподібні примати найближче стояли. Проте низка експериментів і дослідів, проведених нині, все відсувають від близького кревності з людиною.
Відповідно до теорії еволюції, людина розумна – це недорозвинена мавпа, що має на одну хромосому менше, ніж, наприклад, шимпанзе, але має схожу будову черепа та передніх кінцівок. В даний час теорія Чарльза Дарвіна про походження людини від мавпи не знаходить свого підтвердження, що дозволяє світовим науковим умам вишукувати нових «родичів» людини.
Подібність людини з дельфіном
Дослідники, які вивчали мозкові, з'ясували, що енцефалограма дельфінів афаліну зближує їх із людиною. Справа в тому, що мозок цього виду дельфінів максимально схожий на людський. Сіра речовина у цих тварин трохи більше в розмірах, ніж у людей, а також містить більшу кількість звивин. Згідно з дослідженнями швейцарського професора А. Портмана, розумові особливості дельфіна посіли почесне друге місце після людини (третє у слонів, а четверте – у мавп).
Що поєднує людину зі свинями?
Анатомічна будова свиней дає змогу називати їх найближчими родичами людини. Справа в тому, що ембріон цієї ссавця має закладку п'ятипалої кінцівки і мордочку, що дуже нагадує людське обличчя. Паць на свинячій мордочці і копитця на ніжках розвиваються безпосередньо перед пологами. Крім того, вже народжені свині мають максимальну фізіологію з людьми. Саме тому свинячі органи (печінка, нирки, серце, селезінка) використовують у хірургії для трансплантації людині.
Подібність людей з пацюками
Ці гризуни теж дивовижно копіюють людину на анатомічному рівні, але не так максимально як свині. Щури мають той самий склад крові та структуру тканин, що й людина. Цікаво, що ці гризуни є єдиними тваринами у світі, які (як і людина) мають абстрактне мислення. Щури вміють робити нескладні умовиводи, що дозволяє їм бути настільки живучими. Крім того якщо щур збільшити до розмірів людини, після чого розпрямити скелет, то можна побачити, що суглоби людей і щурів мають одну і ту ж анатомічну будову, а кістки мають рівну кількість фрагментів.
Ще за темою6 міфів про гени
Близька спорідненість свині та людини, закладена в генах етнічність та інші поширені помилки про гени
ПостНаука розвінчує наукові міфи і бореться із загальноприйнятими помилками. Ми попросили наших експертів прокоментувати усталені уявлення про роль генів в організмі людини та механізми спадковості.
Генетично до людини найближче свиня
Михайло Гельфанд— доктор біологічних наук, професор, заступник директора Інституту проблем передачі РАН, член Європейської Академії, лауреат премії ім. А.А. Баєва, член Громадської ради Мінобрнауки, один із засновників Дисертнету
Це не правда.
Це питання дуже легко перевіряється: ви просто берете послідовності геномів людини та інших ссавців і дивіться, на кого вони схожі. Жодного дива там не відбувається. Людина найбільше схожий на шимпанзе, далі - горила, інші примати, потім гризуни. Свині там і поряд немає.
Якщо розглядати цей випадок, то результат буде кумедний, тому що найближчими родичами свині виявляться бегемоти та кити. Це успіх молекулярної еволюційної біології, тому що кити настільки змінилися, що за морфологічними ознакамизрозуміти, до кого вони схожі, було досить важко.
Можливим джерелом міфу може бути те, що свиня не має деяких білків, які роблять тканини пізнаваними імунною системою людини. Свинячі органи дійсно найкращим серед ссавців пристосовані для того, щоб пересаджувати їх людині, особливо якщо це генно-модифікована свиня, у якої додатково пригнічені деякі гени. Шимпанзе більше підходять, але ніхто не дасть замучити шимпанзе, щоб урятувати людину.
У будь-якому разі «генетично» – не дуже правильний термін. Можна говорити, наприклад, що генетично двоюрідні брати ближчі один до одного, ніж чотириюрідні. Коли ви зіставляєте тварин, які між собою не схрещуються, генетики тут немає. Генетика - це наука, яка говорить, що відбувається в потомстві при схрещуванні двох особин. Правильний термін буде "філогенетично", тобто те, що відображає походження. А з погляду спільності походження свиня ближче до собак, ніж до людей.
Гени визначають усі індивідуальні риси людини
Марія Шутова- кандидат біологічних наук, науковий співробітник лабораторії генетичних основ клітинних технологій Інституту загальної генетики РАН
Це правда, але частково.
Важливо те, як ці гени працюють, але в цю роботу може проводити безліч чинників. Наприклад, індивідуальні відмінності у послідовності ДНК, так звані однонуклеотидні поліморфізми, або SNP. Близько 120 таких SNP відрізняють кожного з нас від батьків, від братів та сестер. Також є велика кількість модифікацій геному, які називають епігенетичними, тобто надгенетичними, які не торкаються послідовності ДНК, але впливають на роботу генів. Крім того, не можна заперечувати досить великого впливу середовища на вираження тих чи інших генів. Найочевидніший приклад — однояйцеві близнюки, геном яких максимально близький один до одного, проте ми можемо бачити явні відмінності, як фізіологічні, так і поведінкові. Це досить добре ілюструє вплив геному, епігенетики та зовнішніх факторів середовища.
Можна спробувати оцінити внесок генетики та зовнішніх факторів у прояв тієї чи іншої ознаки. Якщо ми говоримо про якісь хвороботворні мутації, які призводять до дуже важких генетичних синдромів на кшталт синдрому Дауна, то тут внесок генів стовідсотковий. Для більш «дрібних» поломок, асоційованих з Паркінсоном, Альцгеймером , різними видамираку, є оцінки того, наскільки часто у людей з певною мутацією проявляється відповідний синдром, і вони можуть змінюватись від кількох відсотків до кількох десятків відсотків. Якщо ми говоримо про складні ознаки, які включають роботу відразу багатьох генів, на кшталт особливостей поведінки, то на це, наприклад, впливає рівень гормонів, який може бути закладений генетично, проте також велику рольграє соціальне середовище. Тому відсоток не дуже зрозумілий і залежить від конкретної ознаки.
Цей міф частково вірний: всі знають, що ми відрізняємося один від одного послідовністю ДНК, є багато науково-популярних статей про зв'язок певного поліморфізму (мутації) з кольором очей, кучерями та здатністю швидко бігати. Але не всі замислюються про внесок надгенетичних факторів і довкілля у вираз якоїсь ознаки, до того ж цей внесок досить складно оцінити. Мабуть, це причина виникнення такого міфу.
Аналіз геному може виявити етнічну приналежність
Світлана Боринська
Це не правда.
Приналежність до тієї чи іншої етнічної групи визначається культурою, а чи не генами. Сім'я впливає те до якої етнічної групі (чи групам, якщо батьки мають різну етнічну приналежність) віднесе себе людина. Але цей вплив визначається не генами, а вихованням, традиціями суспільства, в якому людина виросла, мовою, якою вона говорить, і багатьма іншими особливостями культури.
Зрозуміло, від батьків кожен отримує як мову і виховання, а й гени. Те, які батьківські гени дістануться дитині, визначається при злитті сперматозоїда та яйцеклітини. Саме в цей момент формується геном індивіда – сукупність усієї спадкової інформації, яка у взаємодії із середовищем визначає подальший розвиток організму.
Процеси ізоляції окремих груп, що перемежуються міграціями та змішанням народів, залишають генетичні «сліди». Якщо число шлюбів усередині групи перевищує приплив генів ззовні, то в такій групі накопичуються варіанти генів, що за спектром і частотою народження відрізняють її від сусідів.
Такі відмінності виявлено щодо груп населення, що у різних регіонах світу і мають різну етнічну приналежність. Тому аналіз геному може показати, до якої групи належать родичі та предки людини — у тому випадку, якщо ці більш менш віддалені родичі вже були вивчені популяційними генетиками і якщо при дослідженні вони вказали свою етнічну приналежність. Але цей аналіз не вказує національність чи етнічну приналежність самого власника аналізованого геному — ця національність може бути такою самою, як і в його родичів (особливо якщо це близькі родичі), але може бути й зовсім іншою.
Національність (або етнічна приналежність) не пришита до генів, це явище не біологічне, а культурне. Часи, коли вважали, що етнос має біологічну природу, пішли у минуле. Етнічність, так само як і мова, не є вродженою ознакою - її знаходять (або не знаходять) у спілкуванні з іншими людьми. Міф про те, що «кров» або гени визначають національність (або будь-які інші ознаки, що формуються під впливом культури), дуже небезпечний. Його неодноразово використовували для маніпуляцій суспільною свідомістю, наслідки яких варіювалися від різної глибини дискримінації до геноциду.
Усі мутації завдають шкоди
Антон Буздін- Доктор біологічних наук, керівник групи геномного аналізу сигнальних систем клітини Інституту біоорганічної хімії ім. академіків М. М. Шемякіна та Ю. А. Овчиннікова РАН
Це не правда.
Багато мутацій справді шкідливі, але не всі. Зокрема, у нашого спільного з шимпанзе предка відбулися деякі мутації, які призвели до того, що ми, люди. Чи вважати цю мутацію корисною – питання.
Мутації для організму можуть бути корисними, нейтральними або шкідливими. Більшість мутацій — нейтральна. Потім йдуть шкідливі, і дуже мала частина може вважатися корисною. Зокрема, відмінність людей у людській популяції на нашій планеті, безумовно, визначається поєднанням якихось нормальних варіантів генів, які зараз називаються нормальними, але вони виникли свого часу як мутації. Потім ці мутації закріпилися, і деякі з них корисні.
Псування якихось генів може мати несподівані позитивні наслідки. Наприклад, людина стає стійкою до деяких патогенів, наприклад вірусу імунодефіциту людини. Класичний приклад — серповидно-клітинна анемія, коли формується неправильна форма гемоглобіну. Однак наявність цієї мутації запобігає зараженню малярією, і тому вона закріпилася в Африці. Люди, які не мають цієї мутації, гинуть, а ті, у яких вона є, отримують шанс вижити. З одного боку, це шкідлива мутація, але з іншого – корисна.
Є мутації, які змінили активність деяких метаболічних ферментів, тобто білків, які відповідають за те, як у нас в організмі відбувається метаболізм молока, чи жирів, чи алкоголю тощо. У різних популяціях відбувався відбір за деякими такими мутаціями, які зараз вважаються нормальними варіантами (але колись це були, безумовно, мутації), які призвели до того, що, наприклад, у жителів півночі метаболізм жирів відбувається більш активно, ніж у жителів півдня . Це пов'язано з виживанням в умовах півночі. А у європейців та азіатів, як відомо, відрізняється метаболізм етанолу.
У різних людейрізні гени
Інга Полєтаєва- доктор біологічних наук, провідний науковий співробітник лабораторії фізіології та генетики поведінки кафедри вищої нервової діяльностібіологічного факультету МДУ ім. М.В. Ломоносова
Це правда, але частково.
Усі гени, з яких складається геном будь-якого виду, мають подібну функцію, подібну будову, і відхилення у будові цих генів можуть стосуватися лише несуттєвих змін у будові білків та регуляторних елементів, які ці гени визначають. Інша річ, що можуть відрізнятися деякі регуляторні моменти включення і виключення генів. Це може бути причиною різниці між організмами.
Один із прикладів — швидкість дозрівання ЦНС: одні діти вміють говорити майже два роки, а інші в цей час знають лише кілька слів. Нервові клітини, які повинні розвиватися і з'єднуватися між собою в мережі, роблять це у різних людей різною швидкістю. Також є рідкісні події – так звані мутації, які справді можуть зробити свого носія іншим порівняно з більшістю організмів цього виду. Мутантний ген є основою синтезу аномального білка.
Іноді такі мутації торкаються регуляторних ділянок генів, і або якийсь ген включається не вчасно, або відбуваються ще якісь порушення його роботи. Таким чином, є гени, які через свої «поломки» можуть викликати зміни в будові білків, що кодуються ними. І ці зміни можуть виявитися дуже важливими долі даного організму, у своїй виявляються і фізичні, і біохімічні відхилення.
Але геному кожного виду тварин (і рослин) однаковий у своїх основних рисах. Близькі види мають невелику кількість відмінностей, неспоріднені види відрізняються сильніше. Проте миша тому вважається зручним об'єктом сучасної генетики, що вона дуже більшість генів схожа на гени людини, дріжджі і круглі червивідрізняються значно сильніше.
Геноми особин одного виду справді можуть трохи відрізнятися за нуклеотидним складом. Як правило, це не позначається на функції гена або позначається небагато. Проте відмінності, які позначаються на функціях генів, цікаві для генетиків, оскільки дозволяють простежувати генетичні зміни у популяціях.
У біології існувала парадигма "один ген - один фермент". Це одна з перших концепцій у біології розвитку. Але зараз ясно, що це спрощений погляд, бо є гени, які мають лише регуляторну функцію та кодують прості білкові молекули. Такі гени не завжди добре вивчені, і вони не менше, а може бути, і більш важливі для відстеження роботи всієї цієї складної системи генетичного контролю розвитку організму.
Люди легко вірять у міф про те, що гени у різних людей різняться, тому що вони чули, що існують гени, від яких багато залежить, і що індивідуальні відмінності (і несподівані подібності) – це факти реального життя. Однак між геном (і навіть білком, який «зчитується» з цього гена) та ознаками організму, з якими ми стикаємося, є багато найскладніших процесів. Ця складна система багато в чому й відповідальність за індивідуальні відмінності.
З іншого боку, людині завжди хочеться мати авторитетну, близьку до безапеляційної та «наукової» думки. У зв'язку з цим і доводиться чути фрази на кшталт "це увійшло нам в гени". Так просто до наших генів «не увійдеш», та й у гени інших організмів теж.
Набуті ознаки успадковуються
Світлана Боринська- Доктор біологічних наук, провідний науковий співробітник лабораторії аналізу геному Інституту загальної генетики ім. М. І. Вавілова РАН
Це не правда.
Так довгий час рахували біологи. Спадкування благопридбаних ознак історія світової науки передусім пов'язані з ім'ям Жана Батиста Ламарка (1744-1829). Погляди Ламарка на спадкування розділяв і Чарльз Дарвін (1809-1882), який намагався поєднувати їх зі своєю теорією походження видів шляхом природного відбору. У російської історіїця ідея пов'язана з ім'ям Т.Д. Лисенка (1898-1976). Дискусія про механізми спадкування залишалася б суто науковою, якби не репресії та знищення генетиків, які поглядів Лисенка не приймали. Тому обговорення цієї теми, особливо у Росії, досі часто політизовано.
Дослідження молекулярних механізмів роботи спадкового апарату показало, що для формування ознак важливим є рівень активності генів, які на цю ознаку впливають. А рівень активності гена визначається, по-перше, послідовностями нуклеотидів, успадкованими від батьків, а по-друге, прижиттєвими впливами, які змінюють активність генів.
В основі прижиттєвих змін активності генів серед інших механізмів є такі, які уможливлюють передачу змін в активності потомству без появи мутацій у гені. Ці механізми називають епігенетичними, тобто «надбудованими» над генетичними. Один із таких механізмів – метилювання, хімічна модифікація цитозину шляхом «навішування» на нього спеціальними ферментами метильної групи. Метилювання зберігається при розподілі клітин в організмі, підтримуючи їхню тканинну специфічність.
Принаймні для деяких ознак показана підтримка метилювання, прижиттєво придбаного батьком у потомства. Наприклад, при виробленні страху у відповідь на певний запах, що поєднувався з ударом електрострумом, у самців мишей було виявлено зміну метилювання регуляторної ділянки в гені нюхового рецептора, що відповідає за сприйняття цього запаху, внаслідок чого активність гена (і чутливість до запаху) підвищується.
У дітей та онуків цих самців рівень метилювання був також змінений для цього гена, але не для генів інших нюхових рецепторів. У пресі писали, що ці нащадки успадкували страх перед запахом, але це не так. Вони успадкували здатність добре відчувати запах дуже низьких концентрацій речовини, яка виявилася небезпечною для їхнього мишачого дідуся.
При цьому епігенетичне успадкування оборотне: метилювання може бути змінене прижиттєво зворотний бік» у будь-якому поколінні. Це відрізняє його від змін ознак під впливом "класичних" мутацій, що змінюють послідовності нуклеотидів, а не "наднуклеотидні" мітки. Які саме ознаки можуть передаватися епігенетично нащадку і які механізми такого епігенетичного наслідування ще належить вивчити. І тоді, звільнившись від політизованих складових, можна буде сказати «це правда, але частково».
Досягнення сучасної геноміки приводять часом до парадоксальних висновків: кожна тварина, включаючи плоских хробаків та блакитних равликів, може претендувати на свою спорідненість із гомо сапієнс. Принаймні кілька десятків однакових генів можна знайти і в тих, і в інших, і третіх. Але один із найближчих наших родичів, як це не прикро для когось звучить, безумовно, свиня.
Судіть самі: у людини та хавронії майже збігається вміст у крові гемоглобіну та білків, розміри еритроцитів та групи крові; свиня, як і людина, всеядна, травлення у них (тобто у нас) протікає подібно. Шкіра майже як у нас: свиня може навіть засмагати. Ті ж особливості у будові зубів, очей, печінки, нирок. Свиняче серце важить 320 р., людське – 300 р., маса легень відповідно 800 р. і 790 р., нирок – 260 і 280 р., печінки – 1600 і 1800 р. Більше того, хвороби новонароджених поросят приблизно такі самі, як у немовлят. За даними Інституту молекулярної біології РАН, будова молекули гормону зростання свині та людини збігається на 70%.
«Вчені з ізраїльського інституту Вейсмана нещодавно змогли витягти з людського зародка семи-восьми тижнів невелику кількість спеціально відібраних клітин та пересадити їх в ембріон 4-тижневого порося, – розповідає доктор біологічних наук, професор, старший науковий співробітник РАН Олександр Дубров. – Клітини почали розвиватися та сформували повноцінно функціонуючий орган – нирки. Близька подібність між клітинами людини і свині дозволяє вченим виростити з поросячих тканин органи, які б підходили і людині. При цьому така важлива проблема, як відторгнення пересадженого органу, усувається.
А вчені виявили, що в багатьох сенсах свині набагато «рідніші» за людину, ніж, здавалося б, більш схожі на неї примати. Їхні органи подібні з людськими не тільки за розмірами та фізіологією, але й за антигенним складом - тобто менше за інших схильні до відторгнення з організму людини.
Саме ці факти спонукали дослідників на експерименти з ксенотрансплантації - пересадки тяжкохворим людям свинячих органів. Справа в тому, що людських органів для трансплантації катастрофічно не вистачає: у всіх, навіть найбільш розвинених країнах у «листах очікування» знаходяться сотні тисяч людей, багато з яких так і не доживають до рятівної операції.
І їхні органи у людському організмі не відкидалися?
Відторгалися, але так, як це відбувається під час трансплантації від донора-людини. Точних даних немає, але, судячи з публікацій, таких пересадок було зроблено кілька, причому деякі успішні.
Чи не можна взяти в людини гени, пересадити їх у свинку та виростити індивідуального донора?
В принципі можна. Але тут є одна особливість. Якщо видоспецифічні білки гістосумісності можна замінити, то індивідуально специфічні (якими відрізняється кожна людина не тільки від іншого виду - свині, а й від іншої людини), неймовірно складно. Їх в організмі стільки, що для сучасної наукице завдання поки що непідйомне. Я вже не кажу про час, оскільки хворий, який потребує пересадки, не може чекати довго. Тому зараз готують своєрідні заготівлі органів – як для звичайного банку донорських органів.
А якщо в організмі свині просто вирощуватиме людські органи?
Головне заперечення – інфекції, що є в організмі свині. Занадто реальна небезпека того, що масивне перенесення матеріалу, в якому є віруси даного організму, в систему людини, призведе до їх адаптації та появи абсолютно нових збудників, здатних знищити мільйони людей. Нещодавно австралійці провели досить тривожний експеримент. У вірус віспи мишей ввели мишачий гормон зростання, маючи намір отримати засіб для зниження поголів'я цих гризунів. Але в результаті вийшов збудник, який знищував усіх мишей поголовно, включаючи імунізованих. Тобто від нього не було захисту і виникло побоювання: якщо він вийде з лабораторії, еволюціонує в організмі тварин, потрапить у людину, то з'явиться вірус, що викликає миттєву стовідсоткову смертність! Імовірність, що такі переноси можуть призвести до дуже тяжких наслідків, підтверджується сьогодні та експериментально. Якщо людський орган виростити в організмі свині, це буде ще гірше, оскільки в чужому організмі він разом із кров'ю отримає цілий набір вірусів, які частково адаптуються до людини і зможуть ефективно протистояти його імунній системі. Саме це є головним аргументом проти пересадки свинячих органів.
Крім цього, при перенесенні генетичного матеріалу виникла низка нестандартних психологічних завдань, які не мають рішення. Наприклад, скільки генів людини треба перенести до свині, щоб за видовою приналежністю її можна було віднести до людини? Зазвичай кажуть: "все одно розумної вона не буде". Але розум - це видова ознака людини. Є важкохворі, яких складно назвати розумними – проте це люди. Донедавна ця проблема була абсолютно абстрактною, оскільки «злиті» воєдино ядра людини та тварини були нестабільні та дуже швидко розпадалися.
Але кілька років тому було проведено незвичайний експеримент, який ніхто більше не намагався повторити. Взяли свиноматку, в утробі якої розвивалися поросята, і ввели в ембріони білу кров людини (червона не містить ядер, а отже, спадкової інформації). Народилися поросята. Взявши їхню кров, вчені виявили клітини, що містять великі ділянки людських і свинячих хромосом. Оскільки таких клітин було дуже мало, на зовнішності поросят це не позначилося. Несподіваним для вчених було те, що ці клітини не тільки з'явилися, а й виявилися стійкими: вони зберігалися в організмі через тривалий час після народження (всі попередні спроби закінчувалися тим, що отримана клітина просто розпадалася). Таким чином, вперше було отримано стабільний суміщений геном «людини-свині»! За грубими оцінками, він містив до третини людського матеріалу!
Думаю, автори роботи, забивши поросят, виявили такі клітини не лише в їхній крові, а й інших тканинах (хоча в опублікованій статті таких даних немає). Якщо взяти таку клітину, клонувати і виростити тварину, то вона за своїм геномом на дві третини буде свинею, а на третину – людиною. Таке, звичайно, ніхто не ризикнув би зробити навіть на рівні перших поділів - навіть щоб просто переконатися, чи процес піде в принципі. Але що робиться реально, якщо судити лише з опублікованих робіт, сказати не можна.
…Вчені дійсно активно експериментують зі свинячими тканинами та клітинами. Так з'явилося порося зі п'ятачком, що світиться, а трохи пізніше - і свинка, що повністю світиться. Домогтися дива виявилося не так вже й складно: досить було вставити в геном свині ген медузи, що кодує вироблення відповідного білка. Зрозуміло, що особливої користі такої живності немає, хіба що викликає позитивні емоції. Просто на якомусь етапі вчені зіштовхнулися із серйозною проблемою: часто при вивченні якогось гена дуже складно простежити його роботу, оскільки його практично неможливо помітити. Так виникла потреба у спеціальних маркерах, які «підсвічують» ген без жодної при цьому шкоди для клітини.
Ізраїльські вчені стверджують, що цінним джерелом донорських тканин можуть стати свинячі ембріони - але лише в тому випадку, якщо перебувають на певному етапірозвитку. Є роботи, що показують, що нервові клітини, взяті зі свинячого ембріона, можуть поставити на ноги паралізовану людину (зрозуміло, не за всіх захворювань). Втім, і дорослий свин цілком може послужити медицині. Так, відомі випадки виготовлення контактних лінз зі свинячого колагену, використання очищених хрящових клітин із свинячих вух для вирощування штучних грудей – замість видаленої під час операції з приводу раку молочної залози.
Фахівці з університету Пітсбурга створили свиню, яка виробляє речовини, корисні для серця – так звані жирні кислоти омега-3. Канадські та американські вчені пропонують пересаджувати від молочних поросят клітини, які продукують інсулін, – мовляв, це допоможе вирішити проблему діабету першого типу. А українські вчені із Тернопільської медичної академії ім. І.Горбачевського запропонували свій спосіб використання ксенотрансплантантів зі свинячої шкіри – для лікування опіків. Висушену та збережену особливим чином свинячу шкіру на два-три дні накладають на рану. За цей час організм встигає адаптуватися до травми і після цього вже можна закривати рану тонкими клаптями шкіри хворого, взятими з інших ділянок тіла.
