Informacija

2.5: Kariotipai apibūdina chromosomų skaičių ir struktūrą – biologija

2.5: Kariotipai apibūdina chromosomų skaičių ir struktūrą – biologija


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Kariogramos yra tikrų chromosomų vaizdai

Kiekviena eukariotų rūšis turi savo branduolinį genomą, suskirstytą į keletą chromosomų, būdingų tai rūšiai. A kariotipas yra visas individo chromosomų rinkinys. Pagal susitarimą chromosomos yra išdėstytos taip, kaip parodyta paveiksle (PageIndex{15}), o gautas vaizdas vadinamas kariograma. Kariograma leidžia genetikui nustatyti žmogaus kariotipą – rašytinį jo chromosomų aprašymą, įskaitant viską, kas neįprasta.

Paveikslas (PageIndex{15}): Normalaus žmogaus vyriško tipo kariograma (Wikipedia-NHGRI-PD)

Įvairios dėmės ir fluorescenciniai dažai naudojami būdingiems juostų modeliams sukurti, kad būtų galima atskirti visas 23 chromosomas. Chromosomų skaičius įvairiose rūšyse skiriasi, tačiau panašu, kad yra labai mažai koreliacijos tarp chromosomų skaičiaus ir organizmo sudėtingumo arba jo bendro genominės DNR kiekio.

Autosomos ir lytinės chromosomos

Aukščiau esančiame paveikslėlyje atkreipkite dėmesį, kad dauguma chromosomų yra suporuotos (to paties ilgio, centromeros vieta ir juostų raštas). Šios chromosomos vadinamos autosomos. Tačiau atminkite, kad dvi chromosomos, X ir Y, nėra panašios. Šitie yra lytinės chromosomos. Vyrai turi po vieną, o moterys turi dvi X chromosomas. Autosomos yra tos chromosomos, kurių vyrų ir moterų yra vienodai, o lytinės chromosomos yra tos, kurių nėra. Kai pirmą kartą buvo aptiktos lytinės chromosomos, jų funkcija nebuvo žinoma, o pavadinimas X buvo naudojamas šiai paslapčiai nurodyti. Kiti buvo pavadinti Y, tada Z, o paskui W.

Lytinių chromosomų derinys rūšies viduje yra susijęs su vyriškos lyties arba su moterimis. Žinduolių, vaisinių muselių ir kai kurių žydinčių augalų embrionuose iš tų, kurie turi dvi X chromosomas, išsivysto patelės, o turinčios X ir Y – patinais. Paukščių, kandžių ir drugelių patinai yra ZZ, o patelės – ZW. Kadangi lytinės chromosomos evoliucijos metu atsirado kelis kartus, molekulinis (-iai) mechanizmas (-ai), pagal kurį (-iai) jos nustato lytį, skiriasi tarp šių organizmų. Pavyzdžiui, nors žmonės ir Drosophila turi X ir Y lyties chromosomas, jie turi skirtingus lyties nustatymo mechanizmus.

Žinduolių lytinės chromosomos išsivystė iškart po to, kai monotreme linija išsiskyrė nuo giminės, dėl kurios atsirado placentos ir marsupialiniai žinduoliai. Taigi beveik visos žinduolių rūšys naudoja tą pačią lyties nustatymo sistemą. Embriogenezės metu lytinės liaukos išsivystys į kiaušides arba sėklides. Genas, esantis tik Y chromosomoje, vadinamas TDF koduoja baltymą, dėl kurio lytinės liaukos subręsta į sėklides. XX embrionai neturi šio geno, o jų lytinės liaukos subręsta į kiaušides (numatytasis). Susiformavusios sėklidės gamina lytinius hormonus, kurie nukreipia likusį besivystantį embrioną tapti vyrišku, o kiaušidės gamina skirtingus lytinius hormonus, kurie skatina moters vystymąsi. Sėklidės ir kiaušidės taip pat yra organai, kuriuose gaminasi lytinės ląstelės (sperma arba kiaušinėliai).

Kaip lytinė chromosoma elgiasi mejozės metu? Na, tiems asmenims, turintiems dvi tos pačios chromosomos (t. homogametinis lytys: XX patelės ir ZZ patinai) chromosomos susiporuoja ir atsiskiria I mejozės metu taip pat, kaip ir autosomos. XY patinų ar ZW patelių mejozės metu (heterogametinis lyčių) lytinės chromosomos poruojasi viena su kita ((PageIndex{16}) pav.). Žinduolių atveju visos kiaušinių ląstelės turės X chromosomą, o spermos ląstelės turės X arba Y chromosomą. Pusė palikuonių gaus dvi X chromosomas ir taps patelė, o pusė gaus X ir Y ir taps patinu.

Paveikslas (PageIndex{16}): XY žinduolio mejozė. Rodomos stadijos yra I anafazė, II anafazė ir subrendę spermatozoidai. Atkreipkite dėmesį, kad pusėje spermos yra Y chromosomos, o pusėje - X chromosomos. (Original-Harington-CC:AN)

Aneuploidija – chromosomų skaičiaus pokyčiai

Kariotipų analizė gali nustatyti chromosomų anomalijas, įskaitant aneuploidija, kuris yra chromosomos pridėjimas arba atėmimas iš homologų poros. Tiksliau, homologinių chromosomų poros vieno nario nebuvimas vadinamas monosomija (liko tik vienas). Kita vertus, a trisomija, yra trys, o ne du (disomija), tam tikros chromosomos homologai. Įvairūs aneuploidijos tipai kartais vaizduojami simboliškai; jeigu 2n simbolizuoja normalų chromosomų skaičių ląstelėje, tada 2n-1 rodo monosomiją ir 2n+1 reiškia trisomiją. Visos chromosomos pridėjimas arba praradimas yra mutacija, ląstelės ar organizmo genotipo pasikeitimas.

Labiausiai žinoma žmogaus aneuploidija yra trisomija-21 (t. y. trys 21-osios chromosomos kopijos), kuri yra viena iš priežasčių. Dauno sindromas. Dauguma (bet ne visos) kitų žmogaus aneuploidijų yra mirtinos ankstyvoje embriono vystymosi stadijoje. Atkreipkite dėmesį, kad aneuploidija paprastai paveikia tik vieną homologų rinkinį kariotipo viduje ir todėl skiriasi nuo poliploidija, kuriame dubliuojamas visas chromosomų rinkinys (žr. toliau). Aneuploidija beveik visada yra žalinga, o poliploidija yra naudinga kai kuriems organizmams, ypač daugeliui maistinių augalų rūšių.

Aneuploidija gali atsirasti dėl a nedisjunkcija įvykis, ty bent vienos chromosomų ar chromatidžių poros nesugebėjimas atsiskirti mitozės ar mejozės metu. Nedisjunkcija sukurs gametas su papildomomis ir trūkstamomis chromosomomis.

Chromosomų anomalijos

Chromosomų struktūriniai defektai yra dar vienas anomalijų tipas, kurį galima aptikti kariotipuose (2.17 pav.). Šie trūkumai apima ištrynimai, dubliavimosi, ir inversijos, kurie visi susiję su vienos chromosomos segmento pokyčiais. Intarpai ir translokacijos apima dvi nehomologines chromosomas. Įterpimo metu DNR iš vienos chromosomos vienakrypčiu būdu perkeliama į nehomologinę chromosomą. Translokacijos metu chromosomų segmentų perkėlimas yra dvikryptis ir abipusis – abipusis translokacija.

Paveikslas (PageIndex{17}): Struktūrinės chromosomų aberacijos. (Wikipedia-Zephyris-GFDL)

Struktūriniai defektai paveikia tik dalį chromosomos (genų pogrupio), todėl yra mažiau kenksmingi nei aneuploidija. Tiesą sakant, yra daug senovės chromosomų pertvarkymų pavyzdžių rūšių genomuose, įskaitant mūsų pačių. Visų pirma, kai kurių mažų chromosomų segmentų dubliavimasis gali turėti tam tikrą evoliucinį pranašumą, nes suteikia papildomų kai kurių genų kopijų, kurios vėliau gali išsivystyti naujais, potencialiai naudingais būdais.

Chromosomų anomalijos atsiranda įvairiais būdais, kai kuriuos iš jų galima atsekti dėl retų natūralių ląstelių procesų klaidų, tokių kaip DNR replikacija. Chromosomų lūžis taip pat retai atsiranda dėl fizinės žalos (pvz., jonizuojančiosios spinduliuotės), kai kurių tipų transpozonų judėjimo ir kitų veiksnių. Sugedusios chromosomos taisymo metu gali būti įvestos delecijos, intarpai, translokacijos ir net inversijos.


2.5: Kariotipai apibūdina chromosomų skaičių ir struktūrą – biologija

Chromosomų išskyrimas ir mikroskopinis stebėjimas sudaro citogenetikos pagrindą ir yra pagrindinis metodas, kuriuo gydytojai nustato žmonių chromosomų anomalijas. A kariotipas yra chromosomų skaičius ir išvaizda, įskaitant jų ilgį, juostų modelį ir centromerų padėtį. Kad gautų asmens kariotipo vaizdą, citologai nufotografuoja chromosomas, tada išpjauna ir įklijuoja kiekvieną chromosomą į diagramą arba kariograma, dar žinomas kaip ideograma (1 pav.).

1 pav. Šis kariotipas yra moters moters. Atkreipkite dėmesį, kad homologinės chromosomos yra tokio paties dydžio ir turi tas pačias centromerų padėtis bei juostų raštus. Žmogaus vyras turėtų XY chromosomų porą, o ne parodytą XX porą. (kreditas: Andreas Blozer ir kt.)

Tam tikroje rūšyje chromosomas galima identifikuoti pagal jų skaičių, dydį, centromerų padėtį ir juostų modelį. Žmogaus kariotipo atveju autosomos arba “kūno chromosomos” (visos nelytinės chromosomos) paprastai yra išdėstytos apytiksle dydžio tvarka nuo didžiausių (1 chromosoma) iki mažiausio (22 chromosoma). X ir Y chromosomos nėra autosomos. Tačiau 21 chromosoma iš tikrųjų yra trumpesnė nei 22 chromosoma. Tai buvo nustatyta po to, kai Dauno sindromas buvo pavadintas 21 trisomija, atspindinčia, kaip ši liga atsiranda dėl vienos papildomos 21 chromosomos (iš viso trys). Nenorėdama keisti šios svarbios ligos pavadinimo, 21 chromosoma išlaikė savo numeraciją, nepaisant to, kad apibūdina trumpiausią chromosomų rinkinį. Chromosomos “rankos”, išsikišusios iš bet kurio centromeros galo, gali būti pažymėtos kaip trumpos arba ilgos, atsižvelgiant į jų santykinį ilgį. Trumpa ranka yra sutrumpinta p (skirta “petite”), o ilgoji ranka yra sutrumpinta q (nes abėcėlės tvarka seka “p”). Kiekviena ranka toliau suskirstyta ir žymima skaičiumi. Naudojant šią pavadinimų sistemą, chromosomų vietas galima nuosekliai aprašyti mokslinėje literatūroje.

Genetikai naudoja kariogramas, kad nustatytų chromosomų aberacijas

Nors Mendelis vadinamas „šiuolaikinės genetikos tėvu“, jis eksperimentavo nenaudodamas jokių įrankių, kuriuos įprastai naudoja šių dienų genetikai. Vienas iš tokių galingų citologinių metodų yra kariotipų nustatymas – metodas, kai iš vienos ląstelės galima nustatyti požymius, kuriems būdingi chromosomų anomalijos. Norint stebėti asmens kariotipą, žmogaus ląstelės (pvz., baltieji kraujo kūneliai) pirmiausia paimamos iš kraujo mėginio ar kito audinio. Laboratorijoje izoliuotos ląstelės skatinamos pradėti aktyviai dalytis. Tada ląstelėms taikoma cheminė medžiaga, vadinama kolchicinu, kad sulaikytų kondensuotas chromosomas metafazėje. Tada ląstelės išbrinksta naudojant hipotoninį tirpalą, kad chromosomos išsiskirstytų. Galiausiai mėginys konservuojamas fiksatoriuje ir uždedamas ant stiklelio.

Tada genetikas nudažo chromosomas vienu iš kelių dažų, kad geriau matytų atskirus ir atkuriamus kiekvienos chromosomų poros juostų modelius. Po dažymo chromosomos apžiūrimos naudojant šviesaus lauko mikroskopiją. Dažnas beicų pasirinkimas yra Giemsa beicas. Dėl Giemsa dažymo susidaro maždaug 400–800 juostų (glaudžiai suvyniotos DNR ir kondensuotų baltymų), išdėstytų išilgai 23 chromosomų porų, kurias patyręs genetikas gali nustatyti kiekvieną juostą. Be juostų modelių, chromosomos toliau identifikuojamos pagal dydį ir centromero vietą. Kad gautų klasikinį kariotipo atvaizdą, kuriame homologinės chromosomų poros yra išdėstytos skaitine tvarka nuo ilgiausios iki trumpiausios, genetikas gauna skaitmeninį vaizdą, identifikuoja kiekvieną chromosomą ir rankiniu būdu sutvarko chromosomas pagal šį modelį (1 pav.).

Iš esmės kariograma gali atskleisti genetinius sutrikimus, kai individas turi per daug arba per mažai chromosomų vienoje ląstelėje. To pavyzdžiai yra Dauno sindromas, identifikuojamas pagal trečiąją 21 chromosomos kopiją, ir Turnerio sindromas, kuriam būdinga tik viena X chromosoma, o ne įprastos dvi. Genetikai taip pat gali nustatyti dideles DNR delecijas ar intarpus. Pavyzdžiui, Jacobseno sindromas, kuris apima išskirtinius veido bruožus, taip pat širdies ir kraujavimo defektus, yra identifikuojamas pagal deleciją 11 chromosomoje. Galiausiai, kariotipas gali tiksliai nustatyti translokacijas, kurios atsiranda, kai genetinės medžiagos segmentas atitrūksta nuo vienos chromosomos ir vėl prisitvirtina. į kitą chromosomą. Translokacijos yra susijusios su tam tikromis vėžio formomis, įskaitant lėtinę mieloleukemiją.

Mendelio gyvavimo metu paveldėjimas buvo abstrakti sąvoka, kurią buvo galima numanyti tik kryžminus ir stebint palikuonių išreikštus bruožus. Stebėdami kariogramą, šiandienos genetikai iš tikrųjų gali vizualizuoti individo chromosomų sudėtį, kad patvirtintų arba prognozuotų palikuonių genetinius sutrikimus net prieš gimimą.


Turinys

Pirmą kartą chromosomas augalų ląstelėse pastebėjo Carl Wilhelm von Nägeli 1842 m. Jų elgesį gyvūnų (salamandrų) ląstelėse aprašė Waltheris Flemmingas, mitozės atradėjas 1882 m. Pavadinimą sugalvojo kitas vokiečių anatomas Heinrichas von Waldeyeris m. 1888 m. Tai nauja lotynų kalba iš senovės graikų κάρυον karionas, „branduolis“, „sėkla“ arba „branduolys“ ir τύπος rašybos klaidos, „bendra forma“)

Kitas etapas įvyko po genetikos išsivystymo XX amžiaus pradžioje, kai buvo pripažinta, kad chromosomos (kurios gali būti stebimos pagal kariotipus) yra genų nešėjos. Panašu, kad Levas Delaunay [ru] 1922 m. buvo pirmasis asmuo, apibrėžęs kariotipą kaip fenotipinę somatinių chromosomų išvaizdą, priešingai nei jų geninis turinys. [6] [7] Tolesnę koncepcijos istoriją galima sekti C. D. Darlingtono [8] ir Michaelo JD White'o darbuose. [2] [9]

Žmogaus kariotipo tyrimas užtruko daug metų, kad būtų išspręstas pagrindinis klausimas: kiek chromosomų yra normalioje diploidinėje žmogaus ląstelėje? [10] 1912 m. Hansas von Winiwarteris pranešė apie 47 chromosomas spermatogonijoje ir 48 oogonijoje, sudarydamas XX/XO lyties nustatymo mechanizmą. [11] 1922 m. tapytojas nebuvo tikras, ar žmonių diploidas buvo 46 ar 48, iš pradžių palankiai vertino 46, [12] bet pakeitė savo nuomonę iš 46 į 48 ir teisingai reikalavo, kad žmonės turėtų XX/XY sistemą. [13] Atsižvelgiant į to meto metodus, šie rezultatai buvo puikūs.

Joe Hin Tjio, dirbantis Alberto Levano laboratorijoje, [14] nustatė, kad chromosomų skaičius yra 46, naudojant tuo metu prieinamus naujus metodus:

  1. Ląstelių naudojimas audinių kultūroje
  2. Išankstinis ląstelių apdorojimas hipotoniniame tirpale, kuris jas išpučia ir išskleidžia chromosomas
  3. Mitozės sustabdymas metafazėje kolchicino tirpalu
  4. Preparato suspaudimas ant stiklelio, suverčiant chromosomas į vieną plokštumą
  5. Iškirpti fotomikrografą ir sutvarkyti rezultatą į neginčijamą kariogramą.

Darbas vyko 1955 m., o buvo paskelbtas 1956 m. Žmonių kariotipas apima tik 46 chromosomas. [15] [16] Kitos didžiosios beždžionės turi 48 chromosomas. Dabar žinoma, kad 2 žmogaus chromosoma yra dviejų protėvių beždžionių chromosomų susiliejimo rezultatas. [17] [18]

Dažymas Redaguoti

Kariotipų tyrimas yra įmanomas dėl dažymo. Paprastai tinkami dažai, tokie kaip Giemsa, [19] naudojami po to, kai ląstelės sulaikomos ląstelių dalijimosi metu kolchicino tirpalu, dažniausiai metafazėje arba prometafazėje, kai dauguma jų kondensuojasi. Kad Giemsa dėmė tinkamai priliptų, visi chromosomų baltymai turi būti suvirškinti ir pašalinti. Žmonėms baltieji kraujo kūneliai naudojami dažniausiai, nes jie lengvai skatinami dalytis ir augti audinių kultūroje. [20] Kartais gali būti stebimos nesidalijančios (tarpfazės) ląstelės. Negimusio vaisiaus lytį galima nustatyti stebint tarpfazines ląsteles (žr. amniono centezę ir Baro kūną).

Pastabos Redaguoti

Paprastai stebimos ir palyginamos šešios skirtingos kariotipų charakteristikos: [21]

  1. Chromosomų absoliučių dydžių skirtumai. Chromosomų absoliutus dydis gali skirtis net dvidešimt kartų tarp tos pačios šeimos genčių. Pavyzdžiui, ankštiniai augalai Lotus tenuis ir Vicia faba kiekvienas iš jų turi šešias poras chromosomų V. faba chromosomos yra daug kartų didesnės. Šie skirtumai tikriausiai atspindi skirtingą DNR dubliavimosi kiekį.
  2. Centromerų padėties skirtumai. Šie skirtumai tikriausiai atsirado per translokacijas.
  3. Santykinio chromosomų dydžio skirtumai. Šie skirtumai tikriausiai atsirado dėl nevienodo ilgio segmentų mainų.
  4. Pagrindinio chromosomų skaičiaus skirtumai. Šie skirtumai galėjo atsirasti dėl nuoseklių nevienodų translokacijų, kurios pašalino visą esminę genetinę medžiagą iš chromosomos, leidžiančią ją prarasti nepakenkiant organizmui (dislokacijos hipotezė) arba susiliejus. Žmonės turi viena pora mažiau chromosomų nei beždžionės. Atrodo, kad 2 žmogaus chromosoma atsirado susiliejus dviem protėvių chromosomoms, o daugelis tų dviejų pirminių chromosomų genų buvo perkelti į kitas chromosomas.
  5. Palydovų skaičiaus ir padėties skirtumai. Palydovai yra maži kūnai, pritvirtinti prie chromosomos plonu siūlu.
  6. Heterochromatinių sričių laipsnio ir pasiskirstymo skirtumai. Heterochromatinas nusidažo tamsiau nei euchromatinas. Heterochromatinas supakuotas griežčiau. Heterochromatinas daugiausia susideda iš genetiškai neaktyvių ir pasikartojančių DNR sekų, taip pat turi didesnį kiekį adenino-timino porų. Euchromatinas paprastai yra aktyvios transkripcijos metu ir nusidažo daug šviesiau, nes turi mažiau afiniteto giemsa dėmei. [22] Euchromatino regionuose yra didesnis guanino-citozino porų kiekis. Dažymo technika, naudojant giemsa dažymą, vadinama G juostelėmis, todėl sukuriamos tipiškos „G juostos“. [22]

Todėl visapusiška kariotipo informacija gali apimti chromosomų skaičių, tipą, formą ir juostas, taip pat kitą citogenetinę informaciją.

  1. tarp lyčių,
  2. tarp gemalo linijos ir somos (tarp lytinių ląstelių ir likusio kūno),
  3. tarp populiacijos narių (chromosomų polimorfizmas),
  4. geografinėje specializacijoje ir
  5. mozaikose ar kitais nenormaliais asmenimis. [9]

Žmogaus kariotipas Redaguoti

Įprastus žmogaus kariotipus sudaro 22 poros autosominių chromosomų ir viena pora lytinių chromosomų (alosomų).Dažniausiai pasitaikantys moterų kariotipai turi dvi X chromosomas ir yra žymimi 46,XX. Vyrai paprastai turi ir X, ir Y chromosomas, pažymėtas 46,XY. Maždaug 1,7% žmonių yra interseksualūs, kartais dėl lytinių chromosomų skirtumų. [23] [24] [ nepatikimas šaltinis ]

Kai kurie kariotipo variantai, nesvarbu, ar tai yra autosomos, ar alosomos, sukelia vystymosi anomalijas.

Nors eukariotuose DNR replikacija ir transkripcija yra labai standartizuota, to negalima pasakyti apie jų kariotipus, kurie labai skiriasi. Skirtingos rūšys skiriasi chromosomų skaičiumi ir detalia struktūra, nepaisant jų konstrukcijos iš tų pačių makromolekulių. Šis variantas yra daugelio evoliucinės citologijos tyrimų pagrindas.

Kai kuriais atvejais yra net didelių rūšių skirtumų. Apžvalgoje Godfrey ir Masters daro išvadą:

Mūsų nuomone, mažai tikėtina, kad vienas ar kitas procesas gali savarankiškai paaiškinti daugybę stebimų kariotipo struktūrų . Tačiau, naudojant kartu su kitais filogenetiniais duomenimis, kariotipinis dalijimasis gali padėti paaiškinti dramatiškus diploidų skaičiaus skirtumus tarp artimai susijusių rūšių, kurie anksčiau buvo nepaaiškinami. [25]

Nors daug žinoma apie kariotipus aprašomuoju lygmeniu ir akivaizdu, kad kariotipo organizavimo pokyčiai turėjo įtakos daugelio rūšių evoliucinei eigai, gana neaišku, kokia gali būti jų bendra reikšmė.

Nepaisant daugelio kruopščių tyrimų, mes labai prastai suprantame kariotipo evoliucijos priežastis. bendra kariotipo evoliucijos reikšmė neaiški.

Pakeitimai kūrimo metu Redaguoti

Vietoj įprasto genų slopinimo kai kurie organizmai imasi didelio masto heterochromatino pašalinimo arba kitokio matomo kariotipo prisitaikymo.

  • Chromosomų pašalinimas. Kai kuriose rūšyse, kaip ir daugelyje sciaidinių musių, vystymosi metu pašalinamos ištisos chromosomos. [27]
  • Chromatino sumažėjimas (įkūrėjas: Theodor Boveri). Šiame procese, randama kai kuriose kopūstinėse ir apvaliosiose kirmėlėse, pvz Ascaris suum, kai kurios chromosomų dalys yra išmestos tam tikrose ląstelėse. Šis procesas yra kruopščiai organizuotas genomo pertvarkymas, kai sukuriami nauji telomerai ir prarandami tam tikri heterochromatino regionai. [28][29] In A. suum, visi somatinių ląstelių pirmtakai patiria chromatino sumažėjimą. [30] . Vienos X chromosomos inaktyvacija vyksta ankstyvojo žinduolių vystymosi metu (žr. Barr kūno ir dozės kompensavimą). Placentos žinduoliams inaktyvacija yra atsitiktinė, nes tarp dviejų X, todėl žinduolių patelė yra mozaika savo X chromosomų atžvilgiu. Žvairių gyvūnų atveju tėvo X visada yra inaktyvuotas. Moterims apie 15 % somatinių ląstelių išvengia inaktyvacijos [31], o inaktyvuotoje X chromosomoje paveiktų genų skaičius įvairiose ląstelėse skiriasi: fibroblastų ląstelėse apie 25 % Barro kūno genų išvengia inaktyvacijos. [32]

Chromosomų skaičius rinkinyje Redaguoti

Įspūdingas glaudžiai susijusių rūšių kintamumo pavyzdys yra muntjac, kurį tyrė Kurtas Benirschke ir Doris Wurster. Kinijos muntjac diploidinis skaičius, Muntiacus Reevesi, nustatyta, kad jam 46 metai, visi telocentriški. Kai jie pažvelgė į artimai giminingo indiško muntjako kariotipą, Muntiacus muntjak, jie nustebo pamatę, kad joje yra moteriškos = 6, vyriškos = 7 chromosomos. [33]

Jie tiesiog negalėjo patikėti tuo, ką pamatė. Jie tylėjo dvejus ar trejus metus, nes manė, kad kažkas negerai su jų audinių kultūra. Bet kai jie gavo dar keletą egzempliorių, jie patvirtino [savo išvadas].

Chromosomų skaičius kariotipe tarp (santykinai) nesusijusių rūšių yra labai įvairus. Žemas rekordas priklauso nematodui Parascaris univalens, kur haploidas n = 1 ir skruzdėlė: Myrmecia pilosula. [34] Aukščiausias rekordas būtų kažkur tarp paparčių, su paparčio liežuviu. Ophioglossum į priekį su vidutiniškai 1262 chromosomomis. [35] Geriausias gyvūnų balas gali būti trumpasis eršketas Acipenser brevirostrum 372 chromosomose. [36] Papildomų arba B chromosomų buvimas reiškia, kad chromosomų skaičius gali skirtis net vienoje besimaišančioje populiacijoje, o aneuploidai yra kitas pavyzdys, nors šiuo atveju jie nebūtų laikomi normaliais populiacijos nariais.

Pagrindinis skaičius Redaguoti

Pagrindinis skaičius, FN, kariotipo yra matomų pagrindinių chromosomų rankų skaičius viename chromosomų rinkinyje. [37] [38] Taigi, FN ≤ ​​2 x 2n, skirtumas priklauso nuo chromosomų, kurios laikomos vienarankėmis (akrocentrinėmis arba telocentrinėmis), skaičiaus. Žmonėms FN = 82, [39] dėl penkių akrocentrinių chromosomų porų: 13, 14, 15, 21 ir 22 (žmogaus Y chromosoma taip pat yra akrocentrinė). Pagrindinis autosominis skaičius arba autosominis pagrindinis skaičius, FNa [40] arba AN, [41] kariotipo yra matomų pagrindinių chromosomų rankų skaičius autosomų rinkinyje (su lytimi nesusietų chromosomų).

Plody Redaguoti

Ploidiškumas yra pilnų chromosomų rinkinių skaičius ląstelėje.

    , kur ląstelėse yra daugiau nei du homologinių chromosomų rinkiniai, dažniausiai pasitaiko augaluose. Pasak Stebbinso, tai turėjo didelę reikšmę augalų evoliucijoje. [42][43][44][45] Stebbins apskaičiavo, kad žydinčių augalų, kurie yra poliploidiniai, dalis yra 30–35%, tačiau žolių vidurkis yra daug didesnis, apie 70%. [46] Žemesnių augalų (paparčių, asiūklių ir psilotalų) poliploidija taip pat yra dažna, o kai kurios paparčių rūšys pasiekė poliploidijos lygį, gerokai viršijantį aukščiausią žinomą žydinčių augalų lygį.

Gyvūnų poliploidija yra daug rečiau paplitusi, tačiau kai kuriose grupėse ji buvo reikšminga. [47]

Poliploidinės giminingų rūšių serijos, kurias sudaro tik vieno pagrindinio skaičiaus kartotiniai, vadinamos euploidais.

    , kur viena lytis yra diploidinė, o kita - haploidinė. Tai įprastas Hymenoptera ir kai kurių kitų grupių išdėstymas. atsiranda, kai suaugusio žmogaus diferencijuotuose audiniuose ląstelės nustojo dalytis mitozės būdu, tačiau branduoliuose yra daugiau nei pradinis somatinis chromosomų skaičius. [48] ​​Į endociklas (endomitozė arba endoreduplikacija) chromosomos „ilsėjimosi“ branduolyje reduplikuojasi, dukterinės chromosomos atsiskiria viena nuo kitos. nepažeistasbranduolio membrana. [49]
    Daugeliu atvejų endopoliploidiniuose branduoliuose yra dešimtys tūkstančių chromosomų (kurių negalima tiksliai suskaičiuoti). Ląstelės ne visada turi tikslius kartotinius (dviejų laipsnius), todėl paprastas apibrėžimas „chromosomų rinkinių skaičiaus padidėjimas, kurį sukelia replikacija be ląstelių dalijimosi“ nėra visiškai tikslus.
    Šis procesas (ypač tiriamas vabzdžiuose ir kai kuriuose aukštesniuose augaluose, pavyzdžiui, kukurūzuose) gali būti vystymosi strategija, skirta audinių, kurie labai aktyvūs biosintezėje, produktyvumui didinti. [50]
    Reiškinys sporadiškai pasitaiko visoje eukariotų karalystėje nuo pirmuonių iki žmonių, jis yra įvairus ir sudėtingas ir įvairiais būdais padeda diferencijuoti ir morfogenezei. [51]
  • Norėdami ištirti senovės kariotipo dubliavimus, žr. paleopoliploidiją.

Aneuploidy Redaguoti

Aneuploidija yra būklė, kai chromosomų skaičius ląstelėse nėra tipiškas rūšis. Tai sukeltų chromosomų anomaliją, pvz., papildomą chromosomą arba vienos ar daugiau chromosomų praradimą. Chromosomų skaičiaus anomalijos dažniausiai sukelia vystymosi defektą. Dauno sindromas ir Turnerio sindromas yra to pavyzdžiai.

Aneuploidija taip pat gali pasireikšti glaudžiai susijusių rūšių grupėje. Klasikiniai augalų pavyzdžiai yra gentis Crepis, kur gametiniai (= haploidiniai) skaičiai sudaro seriją x = 3, 4, 5, 6 ir 7 ir Krokas, kur kiekvienas skaičius nuo x = 3 iki x = 15 yra pavaizduotas bent viena rūšis. Įvairių rūšių įrodymai rodo, kad įvairiose grupėse evoliucijos tendencijos pasuko skirtingomis kryptimis. [52] Primatų didžiosios beždžionės turi 24x2 chromosomas, o žmonės turi 23x2. Žmogaus 2 chromosoma susiformavo susiliejus protėvių chromosomoms, dėl kurių sumažėjo jų skaičius. [53]

Chromosomų polimorfizmas Redaguoti

Kai kurios rūšys yra polimorfinės skirtingoms chromosomų struktūrinėms formoms. [54] Struktūrinis pokytis gali būti susijęs su skirtingu chromosomų skaičiumi skirtinguose individuose, o tai pasitaiko vabalas. Chilocorus stigma, kai kurios genties mantidės Ameles, [ reikalinga citata ] europinis vėgėlė Sorex araneus. [55] Yra keletas įrodymų iš moliusko bylos Thais lapilus (šuo šeivamedis) Bretanės pakrantėje, kad dvi chromosomų formos yra pritaikytos skirtingoms buveinėms. [56]

Rūšis medžiai Redaguoti

Išsamus chromosomų juostų vabzdžių, turinčių politeno chromosomas, tyrimas gali atskleisti ryšius tarp glaudžiai susijusių rūšių: klasikinis pavyzdys yra Hamptono L. Carsono atliktas Hamptono L. Carsono chromosomų juostos tyrimas Havajų drozofiliduose.

Maždaug 6500 kvadratinių mylių (17 000 km 2 ) Havajų salose yra pati įvairiausia drozofilinių musių kolekcija pasaulyje, gyvenanti nuo atogrąžų miškų iki subalpinių pievų. Šios maždaug 800 Havajų drozofilų rūšių paprastai priskiriamos dviem gentims, Drosophila ir Scaptomyza, Drosophilidae šeimai.

„Paveikslėlio sparnų“ grupės, geriausiai ištirtos Havajų drozofilų grupės, politeno juostos leido Carsonui išsiaiškinti evoliucijos medį dar gerokai anksčiau, nei buvo galima atlikti genomo analizę. Tam tikra prasme genų išdėstymas matomas kiekvienos chromosomos juostų modeliuose. Chromosomų pertvarkymai, ypač inversijos, leidžia pamatyti, kurios rūšys yra glaudžiai susijusios.

Rezultatai aiškūs. Inversijos, pavaizduotos medžio pavidalu (ir nepriklausomos nuo visos kitos informacijos), rodo aiškų rūšių „tekėjimą“ iš senesnių į naujesnes salas. Taip pat pasitaiko kolonizacijos atgal į senesnes salas ir salų praleidimo atvejų, tačiau tai daug rečiau. Naudojant K-Ar datavimą, dabartinės salos datuojamos prieš 0,4 milijono metų (mya) (Mauna Kea) iki 10mya (Necker). Seniausias Havajų salyno narys, vis dar virš jūros, yra Kure atolas, kuris gali būti datuojamas 30 mya. Pats archipelagas (sukurtas Ramiojo vandenyno plokštei judant per karštą vietą) egzistavo daug ilgiau, bent jau kreidos periode. Ankstesnės salos dabar po jūra (gujotai) sudaro imperatoriaus jūros kalno grandinę. [57]

Visi vietiniai Drosophila ir Scaptomyza Havajuose šios rūšys, matyt, kilo iš vienos protėvių rūšies, kuri kolonizavo salas, tikriausiai prieš 20 milijonų metų. Vėlesnę adaptyviąją spinduliuotę paskatino konkurencijos trūkumas ir daugybė nišų. Nors salą galėtų kolonizuoti viena sunki patelė, labiau tikėtina, kad tai buvo grupė iš tos pačios rūšies. [58] [59] [60] [61]

Havajų salyne yra ir kitų gyvūnų ir augalų, kurie patyrė panašią, nors ir mažiau įspūdingą, prisitaikančią spinduliuotę. [62] [63]

Chromosomų juostos Redaguoti

Apdorojus kai kuriomis dėmėmis, chromosomos rodo juostinį raštą. Juostos yra kintamos šviesios ir tamsios juostelės, atsirandančios išilgai chromosomų. Unikalūs juostų modeliai naudojami chromosomoms identifikuoti ir chromosomų aberacijoms diagnozuoti, įskaitant chromosomų lūžimą, praradimą, dubliavimąsi, perkėlimą arba apverstus segmentus. Įvairūs chromosomų gydymo būdai sukuria įvairius juostų modelius: G juostas, R juostas, C juostas, Q juostas, T juostas ir NOR juostas.

Juostų tipai Redaguoti

Citogenetika naudoja keletą metodų, skirtų įvairiems chromosomų aspektams vizualizuoti: [20]

    gaunamas su Giemsa dėme po chromosomų virškinimo tripsinu. Gaunama šviesiai ir tamsiai nudažytų juostų serija – tamsiosios sritys būna heterochromatinės, vėlai replikuojasi ir turtingos AT. Šviesos sritys paprastai būna euchromatinės, anksti replikuojasi ir turi daug GC. Šis metodas paprastai sukuria 300–400 juostų normaliame žmogaus genome.
  • R juosta yra priešinga G juostai (R reiškia „atvirkštinė“). Tamsiosios sritys yra euchromatinės (sritys, kuriose gausu guanino ir citozino), o šviesios – heterochromatinės (sritys, kuriose gausu timino ir adenino).
  • C juosta: Giemsa jungiasi prie konstitucinio heterochromatino, todėl nudažo centromerus. Pavadinimas kilęs iš centromerinio arba konstitucinio heterochromatino. Prieš dažymą preparatai denatūruojami šarminiu būdu, todėl beveik visiškai pašalinama DNR. Išplovus zondą, likusi DNR vėl renatūruojama ir nudažoma Giemsa tirpalu, susidedančiu iš metileno žydros, metileno violetinės, metileno mėlynojo ir eozino. Heterochromatinas suriša daug dažų, o likusios chromosomos sugeria tik nedaug. C-jungtis pasirodė esanti ypač tinkama augalų chromosomų apibūdinimui.
  • Q juosta yra fluorescencinis raštas, gautas naudojant chinacriną dažymui. Juostų modelis yra labai panašus į tą, kuris matomas G-juostoje. Juos galima atpažinti iš skirtingo intensyvumo geltonos fluorescencijos. Didžioji dalis nudažytos DNR yra heterochromatinas. Kvinakrinas (atebrinas) suriša abu regionus, kuriuose gausu AT ir GC, tačiau fluorescuoja tik AT-chinacrin kompleksas. Kadangi sritys, kuriose gausu AT, yra labiau paplitusios heterochromatine nei euchromatine, šios sritys yra ženklinamos pirmenybę. Skirtingas atskirų juostų intensyvumas atspindi skirtingą AT turinį. Kiti fluorochromai, tokie kaip DAPI arba Hoechst 33258, taip pat sukuria būdingus, atkuriamus raštus. Kiekvienas iš jų sukuria savo specifinį modelį. Kitaip tariant: ryšių savybės ir fluorochromų specifiškumas nėra pagrįsti tik jų afinitetu regionams, kuriuose gausu AT. Atvirkščiai, AT pasiskirstymas ir AT susiejimas su kitomis molekulėmis, pavyzdžiui, histonais, turi įtakos fluorochromų surišimo savybėms.
  • T formos juosta: vizualizuokite telomerus.
  • Sidabro dažymas: Sidabro nitratas nudažo su nukleolinės organizacijos regionu susijusį baltymą. Tai suteikia tamsią sritį, kurioje nusėda sidabras, o tai reiškia rRNR genų aktyvumą NOR.

Klasikinė kariotipo citogenetika Redaguoti

„Klasikiniame“ (vaizduojamame) kariotipe – dažiklis, dažnai Giemsa (G juosta), rečiau mepakrinas (kvinakrinas), naudojamas chromosomų juostoms nudažyti. Giemsa yra specifinė DNR fosfatų grupėms. Kvinakrinas jungiasi prie adenino ir timino turtingų regionų. Kiekviena chromosoma turi būdingą juostų modelį, kuris padeda jas identifikuoti, abi poros chromosomos turės tą patį juostų modelį.

Kariotipai yra išdėstyti taip, kad trumpoji chromosomos ranka yra viršuje, o ilgoji - apačioje. Kai kurie kariotipai vadina trumpas ir ilgas rankas p ir q, atitinkamai. Be to, skirtingai nudažytiems regionams ir subregionams chromosomų rankose suteikiami skaitiniai žymėjimai nuo proksimalinio iki distalinio. Pavyzdžiui, Cri du chat sindromas apima 5 chromosomos trumposios rankos ištrynimą. Jis rašomas kaip 46,XX,5p-. Kritinė šio sindromo sritis yra p15.2 (chromosomos lokuso) delecija, kuri parašyta kaip 46,XX,del(5)(p15.2). [64]

Daugiaspalvis FISH (mFISH) ir spektrinis kariotipas (SKY technika) Redaguoti

Daugiaspalvis FISH ir senesnis spektrinis kariotipų nustatymas yra molekulinės citogenetikos metodai, naudojami vienu metu vizualizuoti visas organizmo chromosomų poras skirtingomis spalvomis. Fluorescenciniu būdu pažymėti zondai kiekvienai chromosomai gaminami chromosomai specifinę DNR žymint skirtingais fluoroforais. Kadangi yra ribotas spektriškai skirtingų fluoroforų skaičius, kombinatorinis ženklinimo metodas naudojamas daugybei skirtingų spalvų generuoti. Fluoroforų deriniai fiksuojami ir analizuojami fluorescenciniu mikroskopu, naudojant iki 7 siaurajuosčių fluorescencinių filtrų arba, spektrinio kariotipų nustatymo atveju, naudojant interferometrą, pritvirtintą prie fluorescencinio mikroskopo. MFISH vaizdo atveju kiekvienas gautų originalių vaizdų fluorochromų derinys specialioje vaizdų analizės programinėje įrangoje pakeičiamas pseudo spalva. Taigi chromosomas arba chromosomų sekcijas galima vizualizuoti ir identifikuoti, leidžiant analizuoti chromosomų pertvarkymus. [65] Spektrinio kariotipų nustatymo atveju vaizdo apdorojimo programinė įranga kiekvienam spektriškai skirtingam deriniui priskiria pseudo spalvą, leidžiančią vizualizuoti individualiai spalvotas chromosomas. [66]

Daugiaspalvis FISH naudojamas nustatyti struktūrines chromosomų aberacijas vėžio ląstelėse ir kitas ligas, kai Giemsa juostos ar kiti metodai nėra pakankamai tikslūs.

Skaitmeninis kariotipų nustatymas Redaguoti

Skaitmeninis kariotipų nustatymas yra metodas, naudojamas kiekybiškai įvertinti DNR kopijų skaičių genomo skalėje. Trumpos DNR sekos iš specifinių lokusų visame genome yra išskiriamos ir surašytos. [67] Šis metodas taip pat žinomas kaip virtualus kariotipų nustatymas.

Chromosomų anomalijos gali būti skaitinės, pvz., esant papildomoms arba trūkstamoms chromosomoms, arba struktūrinės, pavyzdžiui, išvestinėje chromosomoje, translokacijos, inversijos, didelio masto delecijos ar dubliacijos. Skaitiniai anomalijos, taip pat žinomos kaip aneuploidija, dažnai atsiranda dėl nesusijungimo mejozės metu formuojant gametų trisomijas, kuriose yra trys chromosomos kopijos, o ne įprastos dvi, yra dažni skaitiniai anomalijos. Struktūriniai anomalijos dažnai atsiranda dėl homologinės rekombinacijos klaidų. Abiejų tipų anomalijos gali atsirasti lytinėse ląstelėse, todėl jų bus visose paveikto žmogaus kūno ląstelėse arba jie gali atsirasti mitozės metu ir sukelti genetinį mozaikinį individą, turintį kai kurias normalias ir kai kurias nenormalias ląsteles.

Žmonėse Redaguoti

Chromosomų anomalijos, sukeliančios žmonių ligas, apima

    atsiranda dėl vienos X chromosomos (45, X arba 45, X0). , dažniausia vyrų chromosomų liga, kitaip dar vadinama 47,XXY, sukelia papildoma X chromosoma. sukelia 18 chromosomos trisomija (trys kopijos). , dažna chromosomų liga, sukelia 21 chromosomos trisomija. sukelia 13 chromosomos trisomija. bet tik kitokia forma nei visiška trisomija, pvz., trisomijos 9p sindromas arba mozaikinė trisomija 9. Jie dažnai veikia gana gerai, tačiau dažniausiai turi problemų su kalba.
  • Taip pat dokumentuota trisomija 8 ir trisomija 16, nors jos paprastai neišgyvena iki gimimo.

Kai kurie sutrikimai atsiranda dėl vienos chromosomos dalies praradimo, įskaitant


Kas yra nenormalus kariotipas

Nenormalus kariotipas yra kariotipas su chromosomų skaičiaus ar jų išvaizdos pokyčiais.Šis kariotipo tipas yra mažiau paplitęs tarp tam tikros rūšies individų ir dažnai sukelia genetinius sutrikimus. Trys mechanizmai įveda genomo anomalijas.

Chromosomų skaičiaus pokyčiai

Jis atsiranda dėl homologinių chromosomų nesusijungimo I mejozės I anafazės metu arba dėl seserinių chromatidžių neatsiskyrimo II mejozės anafazės metu. Tai lemia nevienodą chromosomų pasiskirstymą tarp gametų. Apvaisinimo metu šios gametos gali sukelti aneuploidiją. Vienos chromosomos genome trūkumas vadinamas monosomija (2n-1). Dauguma monosomijos atvejų žmonėms yra mirtini, išskyrus Turnerio sindromą (monosomiją XO). Trisomija (2n+1) yra kita aneuploidijos forma, kurią lemia papildomos chromosomos buvimas. Trisomija 21 sukelia Dauno sindromą, trisomija 13 sukelia Patau sindromą, o trisomija 18 sukelia Edvardo sindromą žmonėms. Lytinių chromosomų nesusijungimas sukelia Klinefelterio sindromą (47, XXY), trisomiją Y: 47, XYY vyrams ir trisomiją X: 47, XXX moterims.

2 pav. Galimos nenormalios gametos

Chromosomų struktūros pokyčiai

Tai atsitinka dėl chromosomų dalių inversijos, ištrynimo, dubliavimo ar perkėlimo. Nedidelės 5 chromosomos dalies ištrynimas sukelia Cri du chat. Fragile X yra dubliavimosi situacija. Ūminė mielogeninė leukemija yra chromosomų translokacijos sutrikimo pavyzdys.


6 labiausiai paplitusios žmonių biologinės lytys

Daugelis iš jūsų išreiškė susidomėjimą mano asmeniniais rašiniais, dokumentais, kuriuos naudoju pats tyrinėdamas įvairias temas ir pasinaudodamas vadinamąja “orangutano teorija”, teigiančia, kad priversti save užrašyti savo idėjas arba kalbėti. juos garsiai, net jei jūsų vienintelė auditorija yra didelis primatas cirko palapinėje, perkelia jūsų smegenis į loginį režimą, kuris leidžia geriau suprasti, kuo jūs tikite, tiek iš prigimties, tiek aiškiai. Nusprendžiau pasidalinti dar vienu nebaigtu rašiniu, nors jį pakeičiau, kad būtų geriau skaityti internete, tarsi jis būtų skirtas tinklaraščio auditorijai, pakeitęs nedidelę žodažodžio dalį. Vėlgi, kaip ir mano ankstesnė esė apie religinius įsitikinimus, pasireiškiančius per laiką, kultūrą ir geografinį atstumą, tai yra nebaigtas darbas, kuris iš esmės pasikeis iki to laiko, kai antspauduosiu jį “baigus’ ir pasijusiu taip, lyg tikrai turėčiau tvarkyti temą. Iš pradžių jis nebuvo skirtas viešajam vartojimui, nes vienintelis jo tikslas yra suprasti, kaip sujungti įvairūs komponentai.

Buvo naujienų apie 66 metų vyrą, kuris kelionės pas gydytoją metu sužinojo, kad jis tikrai yra moteris. Jei neturite biologijos ar genetikos išsilavinimo arba niekada nesidomėjote įvairių gyvūnų ir augalų dauginimosi strategijomis gamtoje, tai gali atrodyti absurdiška ar net neįmanoma. Žinoma, tai ne. Tai daug labiau paplitusi, nei supranta visi gyventojai.

The Karališkosios medicinos draugijos žurnalas atkreipia dėmesį į tai, kad vienas pirmųjų šiuolaikinių atvejų buvo iš 1936 m. olimpinių žaidynių, kurias surengė Adolfas Hitleris. Amerikietė, vardu Stella Walsh, paprastai vadinama “Stella the Fella”, sutriuškino konkurenciją. Ji visada keitėsi pati ir turėjo raumeninį audinį bei veido bruožus, kurie buvo panašūs į vyrą. Olimpinis komitetas atliko tyrimą, kurio metu nariai nustatė, kad Stella iš tikrųjų buvo vyriškos lyties ir Moteris. Kaip ir. Ji turėjo dviprasmiškus lytinius organus ir buvo neįmanoma nustatyti jos biologinės lyties. Tai išliko paslaptyje iki Stelos mirties 1980 m., kai ji buvo nušauta per ginkluoto banko apiplėšimo ugnį Los Andžele”.

Šiandien turime genetiką ir DNR, kurios leidžia ištirti kariotipus. Neabejotinai žinome, kad žmonės gimsta ne tik vyrais ir moterimis. Yra bent jau šeši biologinės lyties, dėl kurių gyvenimo trukmė gali būti gana normali. (Iš tikrųjų jų yra daug daugiau nei šeši, tačiau jie baigiasi savaiminiu persileidimu, nes organizmas žino, kad vaisius nebus gyvybingas, todėl jis išplaunamas iš sistemos natūraliu procesu, kurio tikslas – sumažinti maistinių medžiagų kiekį ir medžiagų apykaitą, skirtą augimui. – gyvybingi palikuonys.)

Šeši dažniausiai pasitaikantys kariotipai

Šešios biologinės kariotipo lytys, kurios nesukelia vaisiaus mirties, yra:

  • X – Maždaug nuo 1 iš 2 000 iki 1 iš 5 000 žmonių (Turner’s)
  • XX – Dažniausia moterų forma
  • XXY – Maždaug 1 iš 500 iki 1 iš 1000 žmonių (Klinefelteris)
  • XY – Dažniausia vyrų forma
  • XYY – Maždaug 1 iš 1000 žmonių
  • XXXY – Maždaug 1 iš 18 000 iki 1 iš 50 000 gimimų

Jei manote, kad planetoje yra 7 000 000 000 gyvų, tai beveik neabejotinai yra dešimtys milijonų žmonių, kurie nėra vyrai ar moterys. Dažnai šie žmonės nežino savo tikrosios lyties. Įdomu pastebėti, kad visi mano, kad jie asmeniškai yra XY arba XX. Vienas Didžiojoje Britanijoje atliktas tyrimas parodė, kad 97 iš 100 XYY amžiaus žmonių nieko nežinojo. Jie manė, kad jie yra tradiciniai vyrai, o priešingai – nedaug.

Net ir šiandien neracionaliai ir gana kvailai apie ką nors galvojame kaip apie „vyrą“, jei jis atrodo vyriškas, ir kaip apie „moterį“, jei atrodo moteriškas. Tai visiškai savavališka ir gali sukelti rimtų nesusipratimų apie tai, kaip pasaulis iš tikrųjų darbai.

Jūsų smegenys, kūnas ir reprodukcinės sistemos gali turėti skirtingą biologinę lytį

Dar sudėtingiau yra tai, kad negalima pasikliauti vien kariotipu nustatant biologinę lytį. Prieš kelerius metus buvo pasakojimas apie paauglį berniuką, kuris visais atžvilgiais buvo visiškai normalus. Jis atrodė vyriškas, elgėsi vyriškai, turėjo visiškai veikiančią vyrų reprodukcinę sistemą. Jam staiga pasidarė labai bloga. Jis vis labiau sirgo ir galėjo mirti, kai buvo nustatyta, kad jis taip pat turėjo moters reprodukcinę sistemą viduje. Kai jis menstruuodavo kartą per mėnesį, kraujo perteklius neturėjo kur dingti, nes nebuvo laisvo išorinio išėjimo, todėl jis vėl reabsorbavosi į jo kūną. Šis berniukas buvo vyriškas. Tačiau jis buvo ir moteriškas. Tai yra didelis supaprastinimas elgtis taip, lyg jis būtų tik berniukas. Jis buvo daugiau.

Dar retesni yra chimerų, tokių kaip Lydia Fairchild, atvejai, kurių kūne yra daug DNR rinkinių, todėl jos nėra savo vaikų biologiniai tėvai, net jei pastojo reguliariai dauginantis ir gimsta visiškai natūraliai.

Riley Granto atvejis

Ir tada patenkame į tikrai įdomią teritoriją. Gali būti, kad jūsų kūnas, smegenys ir reprodukcinė sistema gali būti skirtingų biologinių lyčių arba kai kuriais atvejais biologiškai vienos lyties, bet fiziologiškai prijungtas kaip kita lytis. Atrodo beprotiška, bet tai vyksta reguliariai, naudojant įprastą statistinį pasiskirstymą, todėl tai tiesiog yra žmogaus dauginimosi dalis.

Pagalvokite apie tai akimirką.

Pavyzdys yra Riley Granto atvejis, kuris buvo užfiksuotas naujienose. Riley kūnas yra biologiškai vyriškas. Manau, kad ji turi standartinę XY chromosomą. Ji turi visiškai veikiančią vyrų reprodukcinę sistemą. Tačiau Riley smegenys nėštumo metu neišsivystė kaip vyriškos lyties atstovės ir buvo pažymėtos kaip moterys. Iš pastarųjų dešimtmečių neurologijos pažangos žinome, kad vyrų ir moterų smegenys skiriasi ne nereikšminga – tai daro įtaką viskam – nuo ​​spalvų suvokimo iki skonio, kvapo, emocinės reakcijos, empatijos lygių, racionalumo lygių, skausmo tolerancijos, balso vingio ir daugybės kitų veiksnių. Tai nesunku pastebėti atliekant MRT ir #8211 vyrų ir moterų smegenys skirtingai reaguoja į skirtingus dirgiklius. Didžiausią tyrimą, kuriame dokumentuojami skirtumai tarp vyrų ir moterų smegenų, atliko daktaras Danielis Amenas, išanalizavęs 26 000 žmonių ir nustatęs, kad vyrų smegenys yra suaktyvėjusios regionuose, susijusiuose su vizualiniu suvokimu, objektų sekimu erdvėje ir formų atpažinimo” ir yra 8–10 % didesnės masės, o moterų smegenys rodo didesnį bendrą aktyvumą, taip pat padidina kraujotaką 112 iš 128 smegenų sričių.

Riley tėvai tai suprato, kai 2 metų amžiaus ją atrado duše, laikančią kirpimo mašinėles prie varpos ir sakydami: „Tai ten neina“.” Ji vis tvirtino, kad ji mergaitė. Žinoma, vėliau atlikus daugybę medicininių tyrimų, paaiškėjo, kad taip yra. Tai reiškia, kad šiuo atveju fiziologinis smegenų lyties žemėlapis skiriasi nuo biologinės kūno lyties. Riley’ smegenys yra sujungta kaip moteris, nepaisant XY chromosomų. Dėl to nekyla klausimų. Tai esminis, mokslinis, neginčijamas faktas. Tai nėra psichikos sutrikimas. Ji nėra sutrikusi. Jos smegenys yra tokios pat struktūros kaip įprastos moters. Prieš šimtmetį ji būtų buvusi nurašyta kaip pamišusi ar sutrikusi, tačiau mūsų supratimas apie įdomius biologijos rezultatus dabar leidžia mums žinoti, kad tai labai reali būklė, pagrįsta akivaizdžiais faktais.

Kartais, bet ne visada, šią būklę sukelia tai, kad vyriškos lyties vaisius yra atsparus testosteronui. Kai taip atsitinka, testosteronas, kurį vystymosi metu išskiria motinos kūnas, nesukelia signalo, kad smegenys būtų priskirtos vyriškoms smegenims, ir sukuriamas moteriškas protas, nepaisant to, kad genetiniai nurodymai iš chromosomų yra užsiėmę fizinio kūno formavimu. Patinas. Vienintelis būdas pašalinti kognityvinį disonansą ir užkirsti kelią savižudybėms, piktnaudžiavimui narkotinėmis medžiagomis ir daugeliui kitų įveikimo mechanizmų, kurie neišvengiamai veda į mirtį ir kančias, yra lyties keitimo operacija, verčianti išorinį kūną susilyginti su smegenimis. Tai iš tikrųjų pašalina nuolatinį kognityvinio disonanso poveikį ir veda į daug geresnę fizinę ir psichinę sveikatą.

(Tai nereiškia, kad kiekvienas, norintis atlikti lyties pakeitimo operaciją, yra pagrįstas smegenų ir kūno nesutapimo atvejis. Kai kurie tiesiog psichiškai nesveiki ir laikosi transseksualumo supratimo kaip įveikos mechanizmo, kad vėliau apgailestautų dėl pokyčių. Šio reiškinio apraiška yra vadinamieji „apsimetėliai“ vyrai, kurie tvirtina, kad yra moterys, rengiasi moteriškais drabužiais ir pasirodo kaip moterys, tačiau nori išlaikyti savo vyriškas biologines dalis, sakydami, kad yra moterys. lesbietės, kurios nori susitikinėti su kitomis lesbietėmis. Tai apima lytinius santykius su varpa. Kuriant – tai yra tikrasis terminas – “medvilninės lubos” žodžių žaismas, pasiskolintas iš stiklinių lubų moterų darbe ir medvilninės įprastos apatinių poros konstrukcijos. #8217 yra nerimą keliantis misoginistinis dalykas, kuriuo reikia tikėti, nes tai reiškia, kad biologinės lesbietės skolingi savo fizinę ir emocinę meilę tam, kuris to reikalauja ir negali patenkinti jų poreikių. Vienas autorius šiuos „apsimetiklius“ vadina vyrais, apgaudinėjančiais „heteroseksualų klaidą“. Bet kuriuo atveju jie daro didžiulę žalą politinėms pastangoms faktinis transseksualūs žmonės, tokie kaip pasaulio Riley Grants, kurie turėtų būti apsaugoti nuo diskriminacijos užimtumo srityje, suteikti prieigą prie psichinės sveikatos išteklių pereinamuoju laikotarpiu ir remiami mokykloje ankstyvoje vaikystėje, kai pradedamas gydymas hormonais, siekiant ištaisyti labai realią biologinę būklę. Vyrai ir moterys, patenkantys į šią netikrą transseksualizmo formą, dažnai demonstruoja psichinės sveikatos ir (arba) nuotaikos sutrikimų litaniją.)

Davido Reimerio atvejis

Riley Granto atvejis yra gerai dokumentuotas ir ištirtas Davido Reimerio atvejis. Jis gimė berniuku 1965 m., vienas iš dviejų identiškų dvynių. Jis buvo visiškai normalus, XY kariotipo, pilnai veikiančios reprodukcinės sistemos. Tėvai norėjo, kad jis būtų apipjaustytas, tačiau gydytojas taip sutrukdė operaciją, kad jie nusprendė jį kastruoti ir paversti jo kūną moterimi, naudojant estrogenų injekcijas, kai tėvai suprato, kad jis niekada neturės penio ir negalės mėgautis seksualiniu gyvenimu. santykiai su moterimis. Tuo metu mąstymas buvo dabar demaskuotas idiotizmas, žinomas kaip „tuščia šiferio“ teorija, kad žmonės yra visiškai jų aplinkos produktas ir mes galime prie bet ko prisitaikyti. Tiesa ta, kad daugelis mūsų asmenybės yra surištos genetiniu lygmeniu.

Nepaisant to, kad Deividas apsirengė „makuotomis suknelėmis“, privertė jį žaisti su moteriškais žaislais, vadino „Brenda“ ir saugojo paslaptį, kad niekas nežinotų, kad jis gimė berniuku, Davido smegenys žinojo geriau. Jis nuolat tvirtino, kad jis nėra mergaitė. Jis nuolat tvirtino, kad jo netraukia vyrai, nors jam buvo pasakyta, kad, kaip moteriai, jis turėtų būti toks. Iki 13 metų jis pradėjo nusižudyti, nes kognityvinis disonansas tarp to, ką žmonės jam sako ir ką jis matė žiūrėdamas į veidrodį, ir to, ką žinojo jo smegenys, išaugo per daug. Būdamas 14 metų jis nusprendė gyventi kaip vyras, pradėjo švirkšti testosteroną ir pasidarė kosmetinę operaciją. Jis vedė moterį ir tapo jos vaikų patėviu. Tik vėliau tėvai prisipažino, kas jam atsitiko, kai jis galiausiai nusprendė, kad nori gyventi kaip vyras, net jei jie to nepriims.

Niekas, ką gydytojai negalėjo padaryti, nepakeitė fakto, kad Davidas buvo vyras, nei negalėjo pakeisti jo seksualinės orientacijos, nors visi aplinkiniai tvirtino, kad jis yra mergaitė ir turėjo susitikinėti su berniukais. Jo smegenys žinojo geriau. Jis buvo prijungtas labai specifiniu būdu įsčiose ir jokia planinė kosmetinė operacija ar gydymas hormonais negalėjo to pakeisti.

Biologinė lytis nėra tas pats, kas lytis

Tai, kas sukelia tam tikrą painiavą plačiojoje visuomenėje, yra biologinės lyties ir lyties kaip keičiamų terminų vartojimas. Jie nenurodo to paties dalyko.

  • Biologinis seksas – Paprastai lemia kariotipas. Smegenys, kūnas ir reprodukcinė sistema gali būti skirtingų lyčių, teisėtų translyčių žmonių atveju, kai smegenų fiziologija panaši į priešingos lyties, arba biologines chimeras.
  • Lytis – Dažniausiai naudojama kultūriniam elgesiui, pavyzdžiui, apsirengimui, manieroms, pagarbos požymiams ir kt., kurie skiria lytis, pati lytis nėra visiškai socialinis darinys. Kaip jau minėta, per pastaruosius kelis dešimtmečius atlikti neurologijos tyrimai rodo, kad daugybė įrodymų rodo, kad lytis nėra „tuščias lapas“, kurią suteikė vien civilizacija, o turi tam tikrų būdingų savybių, kurios pasireiškia nepriklausomai nuo auklėjimo ar aplinkos.

Štai kodėl kai kurie pakraščio aktyvistai gali rimtai pasakyti: „Galite būti moteris su peniu“, o didžioji pasaulio dalis žiūrės į jas kaip iš proto pametusias. Jie iš prigimties vartoja terminą “moteris” Lytis ir ne biologinė lytis. Šis žodyno skirtumas yra atsakingas už beveik visus konfliktus tarp grupių šioje srityje. Jie nesuvokia, kad vartoja frazę, nurodydami du skirtingus dalykus, kurie dažnai, bet ne visada, sutampa.

Realybė yra tokia, kad anglų kalba apgailėtinai nepakankama šioms biologinėms, o kai kuriais atvejais ir psichologinėms sąlygoms spręsti. Skirtingai nuo daugelio senovės visuomenių, mums trūksta reikiamų terminų, kad galėtume atskirti. Asmuo, gimęs vyras su moteriškomis smegenimis ir kuriam atlikta lyties keitimo operacija, gali tvirtinti, kad yra moteris, o psichiškai ji yra, bet yra kitokia nei visiškai susiformavusi, biologinė moteris. Ir čia slypi bėda. Amerikos indėnų gentys, Artimųjų Rytų karalystės ir #8230 jos turėjo žodžių šiems dalykams paaiškinti, nes realybę atpažino šiek tiek greičiau nei mes Vakaruose. Tikriausiai atėjo laikas pripažinti, kad daugiau nei 99 % mūsų yra vyrai arba moterys, tačiau pasaulyje, kuriame tiek daug milijardų žmonių, tas 1 % yra labai daug žmonių, kurie yra kažkas kita. Bandymas įstumti juos į dvejetainę sistemą, kai pati visata šiuo klausimu nėra dvejetainė, yra mentalinio modelio, žinomo kaip „godus redukcionizmas“, forma. Tai juos stigmatizuoja dėl fizinio bruožo, kuris yra visiškai nepiktybinis, ir kenkia mums, nes ignoruojame tikrovę tai, kas racionaliam mąstytojui turėtų būti atema.

Tolesni klausimai tolesniam tyrimui

Štai keletas klausimų, kuriuos vis dar turiu išspręsti ir apsvarstyti:

  • Teisėtų translyčių asmenų, kurių smegenys ir kūnas nesutampa, atveju geriausias psichikos sveikatos rezultatas yra pradėti korekcijos ir perėjimo į kognityvinį disonansą mažinimo procesą kuo anksčiau, prieš prasidedant brendimui. Tačiau jei padaroma klaida, žala gali būti negrįžtama. Kaip visuomenė, ypač gydytojai, turėtų elgtis su šiomis žiniomis?
  • Johnas Hopkinsas, viena iš labiausiai gerbiamų medicinos įstaigų pasaulyje, uždarė savo lyties keitimo centrą dar devintajame dešimtmetyje, nes tuometis psichiatrijos skyriaus pirmininkas Paulas McHughas nusprendė padėti sutrikusios psichikos žmonėms žaloti savo kūną. traktuoti juos taip, kad atpažintų tikrovę. Tačiau, kaip minėta anksčiau, didžiulė neurologijos pažanga dabar rodo, kad lytis yra beveik visiškai „įgimta ir nekintama“ nuo to laiko, kai paliekame gimdą. Jei būtumėte atsakingas už Johną Hopkinsą, ar svarstytumėte pakeisti institucijų poziciją, atsižvelgiant į pastaruosius dvidešimt penkerius supratimo pažangos metus? Kodėl ar kodėl ne?
  • Ar pakeičia jūsų nuomonę, kai supranti, kad net Iranas, viena neracionaliausių ir nelogiškiausių visuomenių planetoje, kuri dažnai ignoruoja mokslinius duomenis, atpažįsta būklę ir atlieka lyties keitimo operacijas asmenims, kuriuos ši būklė paveikė? Taip, jie tai daro idiotiškai galvodami, kad gėjai nori tapti moterimis, o tai neturi nieko bendra su transseksualizmu, nes didžioji dauguma gėjų yra vadinamieji cislyčiai (jų biologinė lytis atitinka jų lytinę tapatybę). ), tačiau praktinis rezultatas yra toks, kad kažkas gali pereiti, net jei dėl netinkamų priežasčių.
  • Jei turėtumėte transseksualų vaiką, koks būtų jūsų veiksmų planas?
  • Ką jaustumėte emociškai, jei sužinotumėte, kad nesate XY ar XX vyras ar moteris? Pavyzdžiui, jei būtumėte vyras, kuris būtų XYY? Ar tau tai būtų svarbu?
  • Atsižvelgiant į tai, kad dabar žinome, kad žmonės nėra sukurti vyrai ir moterys, ar neturėtume sugalvoti terminų, apibūdinančių kitus keturis kariotipus, kurie dažniausiai pasireiškia gimdymo metu? Jei taip, kaip turėtume juos vadinti?
  • Ištirkite įdomų reiškinį, kad tų, kurie tradiciškai nėra vyrai ar moterys, diskriminacija dažnai traktuojama pagarbiai, jei ir tik tada, kai jie „praeina“ ir yra patrauklūs.Kitaip tariant, grožio kapitalo galia yra tokia didžiulė, kad ji pranoksta ir per daug kompensuoja prigimtinę diskriminaciją. Mes, kaip žmonės, beveik viską atleisime, jei žmogus gražus.
  • Kaip atskleidė Freakonomics serijos ekonomistai, kodėl heteroseksualūs vyrai slapta vartoja milžiniškas Kiekis vadinamosios “she-male” pornografijos, kurioje dalyvauja gražios moterys, turinčios ir krūtis, ir penį, tačiau gėjai beveik visiškai netrokšta matyti tą patį ir juos tai atstumia? Čia man trūksta kažko, kas yra raktas į daug ką suprasti apie biologinį potraukį. Tai per didelis ir keistas skirtumas.

Kol kas ši tema turi būti grąžinta į bylų spintelę ir vėl peržiūrima ateinančiais metais, kol ji bus visiškai išvalyta ir baigta.


18 paprastų klausimų žmogaus kariotipui ir genetinėms ligoms tirti

Kariotipo pavadinimas suteikiamas individo chromosomų rinkiniui, paprastai kai vizualizuojamas ir identifikuojamas mikroskopu. Vizualizacija paprastai vyksta, kai ląstelės išgyvena pradines ląstelių dalijimosi fazes, todėl chromosomos gali būti matomos jau replikuotos ir kondensuotos.

Aneuploidijos

Daugiau įkandžių klausimų ir atsakymų žemiau

2. Kokio tipo genetinę ligą galima nustatyti vizualiai analizuojant kariotipo chromosomų skaičių?

Chromosomų skaičiavimas ir identifikavimas individo kariotipe gali diagnozuoti aneuploidijas, ligas, kurias sukelia chromosomų skaičiaus pasikeitimas, palyginti su normaliu rūšies skaičiumi.

3. Kodėl, ruošiant kariotipo analizę, yra įdomu naudoti tokią medžiagą kaip kolchicinas?

Kolchicinas yra medžiaga, kuri neleidžia susidaryti mikrotubuliams, taigi ir verpstės skaiduloms dalijantis ląstelėms. Veikiant šiam vaistui, metafazėje nutrūksta ląstelių dalijimasis ir anafazė nevyksta. Todėl kolchicino naudojimas tiriant kariotipus yra įdomus, nes chromosomos bus matomos replikuotos ir kondensuotos.

4. Koks yra Dauno sindromo kariotipas?

Dauno sindromas yra aneuploidija, ty chromosomų skaičiaus pakitimas ląstelėse, palyginti su normaliu rūšies chromosomų skaičiumi. Paveikti asmenys savo ląstelėse turi papildomą 21 chromosomą, o ne vieną porą. Dėl šios priežasties ši būklė dar vadinama trisomija 21. Nukentėjęs asmuo turi 47 chromosomų kariotipą: 45 + XY arba 45 + XX.

5. Kas yra aneuploidija? Kokias sąlygas sukelia aneuploidija?

Aneuploidija yra nenormalus chromosomų skaičius individo ląstelėse.

Pagrindinės žmonių rūšies aneuploidijos ir atitinkamos jų sąlygos yra: nulisomijos (nė vienos rūšies chromosomų poros nebuvimas, dažnai nesuderinamas su gyvybe) monosomijos (vienos chromosomos nebuvimas poroje, pavyzdžiui, Turnerio sindromas, 44 + X ) ir trisomijas (papildoma chromosoma, pavyzdžiui, trigubas X sindromas, 44 + XXX, arba Edvardso sindromas, trisomija 18, 45 + XY arba 45 + XX).

6. Kokia apskritai yra aneuploidijų priežastis?

Paprastai aneuploidijas sukelia sutrikęs chromosomų asortimentas mejozės metu. Pavyzdžiui, jie atsiranda, kai 21 poros homologinės chromosomos neatsiskiria, todėl susidaro gametos su dviem chromosomomis 21 ir gametos be 21 chromosomų. Jei gameta su dviem chromosomomis 21 apvaisina normalią priešingos lyties lytinę ląsteles, zigotai bus trisomija (trys 21 chromosomos). Jei gameta be 21-osios chromosomos apvaisina normalią priešingos lyties lytinę ląstą, susidaro zigota su monosomija (tik viena 21-oji chromosoma).

Chromosomų atskyrimo defektai ląstelių dalijimosi metu vadinami chromosomų nesujungimais. Mejozės metu nedisjunkcijos gali atsirasti per anafazę I (homologinių chromosomų neatsiskyrimas), taip pat per anafazę II (seserinių chromatidžių neatsiskyrimas).

7. Ar visos genetinės ligos atsiranda dėl ląstelių chromosomų skaičiaus pasikeitimo?

Be aneuploidijų, yra ir kitų genetinių ligų, kitų chromosomų anomalijų ir genetinių mutacijų.

Pasirinkite bet kurį klausimą ir bendrinkite jį FB arba Twitter

Tiesiog pasirinkite (arba dukart spustelėkite) klausimą, kurį norite bendrinti. Meskite iššūkį savo Facebook ir Twitter draugams.

Chromosomų anomalijos

8. Kaip klasifikuojamos genetinės ligos?

Genetinės ligos skirstomos į chromosomų anomalijas ir genetines mutacijas.

Tarp chromosomų anomalijų yra aneuploidijos, kurios yra ligos, kurias sukelia normalaus (euploidinio) rūšies chromosomų skaičiaus pokyčiai. Aneuploidijos pavyzdys yra Dauno sindromas arba 21 trisomija, kai vietoj normalios poros yra trys 21 chromosomos kopijos. Chromosomų anomalijų grupė taip pat apima delecijas (chromosomos dalies nebuvimą), inversijas (kai chromosoma nutrūksta ir jos dalys vėl susijungia atvirkščiai) ir translokacijas (chromosomos dalis, kurios keičiasi pozicijomis).

Genetinių mutacijų grupę sudaro delecijos (nėra vieno ar daugiau DNR nukleotidų), pakaitalai ir intarpai.

Genetinės mutacijos

9. Kas yra genetinės mutacijos?

Genetinės mutacijos – tai genetinės medžiagos pakitimai (palyginti su normalia rūšies būkle), apimantys normalios geno nukleotidų sekos modifikacijas, bet be struktūrinių ar skaitinių chromosomų pokyčių.

Šios modifikacijos gali būti delecijos (nukleotidų praradimas), pakaitalai (nukleotidų pasikeitimas kitais skirtingais nukleotidais) arba intarpai (papildomų nukleotidų įdėjimas į DNR molekulę).

10. Ar kiekviena geno mutacija sukelia baltymo, kurį įprastai kodifikuoja genas, pakitimą?

Ne kiekviena geno mutacija sukelia geno kodifikuoto baltymo sudėties pokyčius. Kadangi genetinis kodas yra išsigimęs, tai reiškia, kad kai kurios aminorūgštys yra koduojamos daugiau nei vienu skirtingu DNR nukleotidų tripletu, jei atsitiktinai mutacija pakeičia vieną ar daugiau kodifikatoriaus tripleto nukleotidų, o naujai suformuotas tripletas vis tiek kodifikuoja tą pačią kodifikuotą aminorūgštį. pradinis tripletas, geno gaminamas baltymas nepakeis.

11. Kaip genetinės mutacijos įtakoja biologinę įvairovę?

Per didelės arba per dažnos genetinės mutacijos paprastai kenkia individams ir rūšims. Šios mutacijos dažnai sukelia reikšmingus fenotipinius pokyčius ar defektus, nesuderinamus su kūno išlikimu ir rūšies tęstinumu.

Tačiau nedidelės genetinės mutacijos, nesukeliančios mirtinų pokyčių, nuolat kaupiamos rūšies genetiniame pavelde. Šios mutacijos palaipsniui papildo viena kitą, sukeldamos nedidelius fenotipinius individų pokyčius. Šie nedideli pokyčiai yra veikiami natūralios aplinkos atrankos ir išsaugomi palankesni išlikimui bei dauginimuisi (likę pašalinami, nes jų nešiotojai sunkiai išgyvena ir dauginasi). Tokiu būdu mažų mutacijų kaupimosi ir natūralios atrankos procesai įtraukia į rūšis naujų savybių. Jie netgi gali paskatinti rūšiavimą (naujų rūšių susidarymą) ir biologinės įvairovės skatinimą.

(Akivaizdu, kad tik genetinės mutacijos, kurias perduoda ląstelės, kurios gamina naujus individus, lytiniu ar nelytiniu dauginimu, turi evoliucinį poveikį.)

Mutageniniai agentai

12. Kas yra mutageninės medžiagos?

Mutagenai arba mutagenai yra fiziniai, cheminiai ar biologiniai veiksniai, galintys sukelti DNR molekulių pakitimus.

Gerai žinomų arba manomų mutageninių medžiagų pavyzdžiai: X, alfa, beta ir gama spinduliai, ultravioletinė spinduliuotė, azoto rūgštis, daug dažiklių, kai kurie saldikliai, kai kurie herbicidai, daug tabako medžiagų, kai kurie virusai, pvz., ŽPV ir kt. Maža DNR fragmentai, žinomi kaip transpozonai, taip pat gali veikti kaip mutagenai, kai yra įtraukti į kitas DNR molekules.

13. Kaip mutageninės medžiagos yra susijusios su vėžio paplitimu populiacijoje? Ar vėžys yra liga, perduodama individo palikuonims?

Dėl mutageninių veiksnių poveikio gyventojams (pavyzdžiui, žmonėms, gyvenantiems aplink Černobylio atominę elektrinę ir kurie buvo paveikti 1986 m. įvykusio branduolinio žlugimo spinduliuote) padidėja vėžio paplitimas šioje populiacijoje. Taip nutinka todėl, kad mutageniniai agentai padidina mutacijų greitį ir tikimybę, kad mutantinės ląstelės patologiškai dauginsis (vėžys).

Pats vėžys nėra paveldima liga. Tačiau genetinis polinkis vystytis vėžiui gali būti paveldimas.

14. Kaip veikia atkuriamieji genetinės sistemos fermentai?

Ląstelėse yra fermentų, kurie aptinka klaidas ar DNR molekulių pakitimus ir pradeda tas klaidas taisyti. Pirma, fermentai, žinomi kaip restrikcijos endonukleazės, kurie specializuojasi pjaustant DNR molekules (taip pat naudojami genų inžinerijoje), supjausto paveiktą DNR dalį. Tada polimerazės fermentai sukuria teisingas nukleotidų sekas, atitinkančias paveiktą gabalėlį, kaip šabloną naudodami paveiktą grandinę papildančią DNR grandinę. Galiausiai nauja teisinga seka surišama DNR, kurią taiso specifiniai fermentai.

Genetinės ligos

15. Kokias ligas ar genetinius sutrikimus sukelia recesyviniai genai?

Recesyvinių genetinių ligų pavyzdžiai: cistinė fibrozė, albinizmas, fenilketonurija, galaktozemija ir Tay-Sachs liga.

16. Kokias ligas ar genetinius sutrikimus sukelia dominuojantys genai? Kodėl sunkios dominuojančios genetinės ligos yra retesnės nei recesyvinės?

Dominuojančių genetinių ligų pavyzdžiai yra: Hantingtono liga (arba Hantingtono chorėja), neurofibromatozė, hipercholesterolemija ir policistinė inkstų liga.

Sunkios ir ankstyvos autosominės dominuojančios ligos yra retesnės nei recesyvinės autosominės ligos, nes šioje paskutinėje grupėje paveiktas alelis gali būti paslėptas heterozigotiniuose individuose ir perduodamas palikuonims tol, kol tampa homozigotine (tikroji ligos apraiška). Sergant sunkiomis dominuojančiomis ligomis, heterozigotinis individas turi tokią būklę ir dažnai miršta nesulaukęs palikuonių. (Kai kurios genetinės ligos atsiranda vėliau, pvz., Hantingtono liga šiais atvejais, sergamumas didesnis, nes daugelis asmenų susilaukia vaikų dar nežinodami, kad yra dominuojančio geno nešiotojai).

17. Kas yra gimininga santuoka? Kodėl giminingos santuokos palikuonims labiau tikėtina genetinės ligos atsiradimas?

Giminės santuoka yra santuoka tarp giminaičių, tai yra žmonių, turinčių artimus bendrus protėvius.

Giminės santuoka padidina recesyvinių genetinių ligų atsiradimo tikimybę tarp palikuonių, nes dažnai žmonės iš tos pačios genetinės linijos yra heterozigotiniai alelių, sąlygojančių recesyvines genetines ligas, nešiotojai.

18. Kaip paprastai atliekama ankstyva genetinių ligų diagnostika?

Genetinės ligos gali būti diagnozuojamos prenataliniu laikotarpiu atliekant kariotipo analizę, aneuploidijų atveju arba DNR analizę, kai yra kitų ligų.

Tyrimas atliekamas amniocentezės (vaisiaus vandenų ekstrahavimo) arba kordocentezės (bambos virkštelės pradūrimo) ar net chorioninio gaurelio biopsijos būdu (tai gali būti atliekama anksčiau nėštumo metu).

Ultragarsas yra kai kurių genetinių ligų, kurios embriono vystymosi metu sukelia morfologinius pokyčius, diagnostikos procedūra. Genetinių šeimos medžių tyrimas taip pat yra svarbus papildomas daugelio genetinių ligų ankstyvos diagnostikos metodas.

Dabar, kai baigėte studijuoti kariotipą ir genetines ligas, yra šios jūsų galimybės:


Turinys

Pirmą kartą chromosomas augalų ląstelėse pastebėjo Carl Wilhelm von Nägeli 1842 m. Jų elgesį gyvūnų (salamandrų) ląstelėse aprašė Waltheris Flemmingas, mitozės atradėjas 1882 m. Pavadinimą sugalvojo kitas vokiečių anatomas Heinrichas von Waldeyeris m. 1888 m. Tai nauja lotynų kalba iš senovės graikų κάρυον karionas, „branduolis“, „sėkla“ arba „branduolys“ ir τύπος rašybos klaidos, „bendra forma“)

Kitas etapas įvyko po genetikos išsivystymo XX amžiaus pradžioje, kai buvo pripažinta, kad chromosomos (kurios gali būti stebimos pagal kariotipus) yra genų nešėjos. Panašu, kad Levas Delaunay [ru] 1922 m. buvo pirmasis asmuo, apibrėžęs kariotipą kaip fenotipinę somatinių chromosomų išvaizdą, priešingai nei jų geninis turinys. [6] [7] Tolesnę koncepcijos istoriją galima sekti C. D. Darlingtono [8] ir Michaelo JD White'o darbuose. [2] [9]

Žmogaus kariotipo tyrimas užtruko daug metų, kad būtų išspręstas pagrindinis klausimas: kiek chromosomų yra normalioje diploidinėje žmogaus ląstelėje? [10] 1912 m. Hansas von Winiwarteris pranešė apie 47 chromosomas spermatogonijoje ir 48 oogonijoje, sudarydamas XX/XO lyties nustatymo mechanizmą. [11] 1922 m. tapytojas nebuvo tikras, ar žmonių diploidas buvo 46 ar 48, iš pradžių palankiai vertino 46, [12] bet pakeitė savo nuomonę iš 46 į 48 ir teisingai reikalavo, kad žmonės turėtų XX/XY sistemą. [13] Atsižvelgiant į to meto metodus, šie rezultatai buvo puikūs.

Joe Hin Tjio, dirbantis Alberto Levano laboratorijoje, [14] nustatė, kad chromosomų skaičius yra 46, naudojant tuo metu prieinamus naujus metodus:

  1. Ląstelių naudojimas audinių kultūroje
  2. Išankstinis ląstelių apdorojimas hipotoniniame tirpale, kuris jas išpučia ir išskleidžia chromosomas
  3. Mitozės sustabdymas metafazėje kolchicino tirpalu
  4. Preparato suspaudimas ant stiklelio, suverčiant chromosomas į vieną plokštumą
  5. Iškirpti fotomikrografą ir sutvarkyti rezultatą į neginčijamą kariogramą.

Darbas vyko 1955 m., o buvo paskelbtas 1956 m. Žmonių kariotipas apima tik 46 chromosomas. [15] [16] Kitos didžiosios beždžionės turi 48 chromosomas. Dabar žinoma, kad 2 žmogaus chromosoma yra dviejų protėvių beždžionių chromosomų susiliejimo rezultatas. [17] [18]

Dažymas Redaguoti

Kariotipų tyrimas yra įmanomas dėl dažymo. Paprastai tinkami dažai, tokie kaip Giemsa, [19] naudojami po to, kai ląstelės sulaikomos ląstelių dalijimosi metu kolchicino tirpalu, dažniausiai metafazėje arba prometafazėje, kai dauguma jų kondensuojasi. Kad Giemsa dėmė tinkamai priliptų, visi chromosomų baltymai turi būti suvirškinti ir pašalinti. Žmonėms baltieji kraujo kūneliai naudojami dažniausiai, nes jie lengvai skatinami dalytis ir augti audinių kultūroje. [20] Kartais gali būti stebimos nesidalijančios (tarpfazės) ląstelės. Negimusio vaisiaus lytį galima nustatyti stebint tarpfazines ląsteles (žr. amniono centezę ir Baro kūną).

Pastabos Redaguoti

Paprastai stebimos ir palyginamos šešios skirtingos kariotipų charakteristikos: [21]

  1. Chromosomų absoliučių dydžių skirtumai. Chromosomų absoliutus dydis gali skirtis net dvidešimt kartų tarp tos pačios šeimos genčių. Pavyzdžiui, ankštiniai augalai Lotus tenuis ir Vicia faba kiekvienas iš jų turi šešias poras chromosomų V. faba chromosomos yra daug kartų didesnės. Šie skirtumai tikriausiai atspindi skirtingą DNR dubliavimosi kiekį.
  2. Centromerų padėties skirtumai. Šie skirtumai tikriausiai atsirado per translokacijas.
  3. Santykinio chromosomų dydžio skirtumai. Šie skirtumai tikriausiai atsirado dėl nevienodo ilgio segmentų mainų.
  4. Pagrindinio chromosomų skaičiaus skirtumai. Šie skirtumai galėjo atsirasti dėl nuoseklių nevienodų translokacijų, kurios pašalino visą esminę genetinę medžiagą iš chromosomos, leidžiančią ją prarasti nepakenkiant organizmui (dislokacijos hipotezė) arba susiliejus. Žmonės turi viena pora mažiau chromosomų nei beždžionės. Atrodo, kad 2 žmogaus chromosoma atsirado susiliejus dviem protėvių chromosomoms, o daugelis tų dviejų pirminių chromosomų genų buvo perkelti į kitas chromosomas.
  5. Palydovų skaičiaus ir padėties skirtumai. Palydovai yra maži kūnai, pritvirtinti prie chromosomos plonu siūlu.
  6. Heterochromatinių sričių laipsnio ir pasiskirstymo skirtumai. Heterochromatinas nusidažo tamsiau nei euchromatinas. Heterochromatinas supakuotas griežčiau. Heterochromatinas daugiausia susideda iš genetiškai neaktyvių ir pasikartojančių DNR sekų, taip pat turi didesnį kiekį adenino-timino porų. Euchromatinas paprastai yra aktyvios transkripcijos metu ir nusidažo daug šviesiau, nes turi mažiau afiniteto giemsa dėmei. [22] Euchromatino regionuose yra didesnis guanino-citozino porų kiekis. Dažymo technika, naudojant giemsa dažymą, vadinama G juostelėmis, todėl sukuriamos tipiškos „G juostos“. [22]

Todėl visapusiška kariotipo informacija gali apimti chromosomų skaičių, tipą, formą ir juostas, taip pat kitą citogenetinę informaciją.

  1. tarp lyčių,
  2. tarp gemalo linijos ir somos (tarp lytinių ląstelių ir likusio kūno),
  3. tarp populiacijos narių (chromosomų polimorfizmas),
  4. geografinėje specializacijoje ir
  5. mozaikose ar kitais nenormaliais asmenimis. [9]

Žmogaus kariotipas Redaguoti

Įprastus žmogaus kariotipus sudaro 22 poros autosominių chromosomų ir viena pora lytinių chromosomų (alosomų). Dažniausiai pasitaikantys moterų kariotipai turi dvi X chromosomas ir yra žymimi 46,XX. Vyrai paprastai turi ir X, ir Y chromosomas, pažymėtas 46,XY. Maždaug 1,7% žmonių yra interseksualūs, kartais dėl lytinių chromosomų skirtumų. [23] [24] [ nepatikimas šaltinis ]

Kai kurie kariotipo variantai, nesvarbu, ar tai yra autosomos, ar alosomos, sukelia vystymosi anomalijas.

Nors eukariotuose DNR replikacija ir transkripcija yra labai standartizuota, to negalima pasakyti apie jų kariotipus, kurie labai skiriasi. Skirtingos rūšys skiriasi chromosomų skaičiumi ir detalia struktūra, nepaisant jų konstrukcijos iš tų pačių makromolekulių. Šis variantas yra daugelio evoliucinės citologijos tyrimų pagrindas.

Kai kuriais atvejais yra net didelių rūšių skirtumų. Apžvalgoje Godfrey ir Masters daro išvadą:

Mūsų nuomone, mažai tikėtina, kad vienas ar kitas procesas gali savarankiškai paaiškinti daugybę stebimų kariotipo struktūrų . Tačiau, naudojant kartu su kitais filogenetiniais duomenimis, kariotipinis dalijimasis gali padėti paaiškinti dramatiškus diploidų skaičiaus skirtumus tarp artimai susijusių rūšių, kurie anksčiau buvo nepaaiškinami. [25]

Nors daug žinoma apie kariotipus aprašomuoju lygmeniu ir akivaizdu, kad kariotipo organizavimo pokyčiai turėjo įtakos daugelio rūšių evoliucinei eigai, gana neaišku, kokia gali būti jų bendra reikšmė.

Nepaisant daugelio kruopščių tyrimų, mes labai prastai suprantame kariotipo evoliucijos priežastis. bendra kariotipo evoliucijos reikšmė neaiški.

Pakeitimai kūrimo metu Redaguoti

Vietoj įprasto genų slopinimo kai kurie organizmai imasi didelio masto heterochromatino pašalinimo arba kitokio matomo kariotipo prisitaikymo.

  • Chromosomų pašalinimas. Kai kuriose rūšyse, kaip ir daugelyje sciaidinių musių, vystymosi metu pašalinamos ištisos chromosomos. [27]
  • Chromatino sumažėjimas (įkūrėjas: Theodor Boveri). Šiame procese, randama kai kuriose kopūstinėse ir apvaliosiose kirmėlėse, pvz Ascaris suum, kai kurios chromosomų dalys yra išmestos tam tikrose ląstelėse. Šis procesas yra kruopščiai organizuotas genomo pertvarkymas, kai sukuriami nauji telomerai ir prarandami tam tikri heterochromatino regionai. [28][29] In A. suum, visi somatinių ląstelių pirmtakai patiria chromatino sumažėjimą. [30] . Vienos X chromosomos inaktyvacija vyksta ankstyvojo žinduolių vystymosi metu (žr. Barr kūno ir dozės kompensavimą). Placentos žinduoliams inaktyvacija yra atsitiktinė, nes tarp dviejų X, todėl žinduolių patelė yra mozaika savo X chromosomų atžvilgiu. Žvairių gyvūnų atveju tėvo X visada yra inaktyvuotas. Moterims apie 15 % somatinių ląstelių išvengia inaktyvacijos [31], o inaktyvuotoje X chromosomoje paveiktų genų skaičius įvairiose ląstelėse skiriasi: fibroblastų ląstelėse apie 25 % Barro kūno genų išvengia inaktyvacijos. [32]

Chromosomų skaičius rinkinyje Redaguoti

Įspūdingas glaudžiai susijusių rūšių kintamumo pavyzdys yra muntjac, kurį tyrė Kurtas Benirschke ir Doris Wurster. Kinijos muntjac diploidinis skaičius, Muntiacus Reevesi, nustatyta, kad jam 46 metai, visi telocentriški. Kai jie pažvelgė į artimai giminingo indiško muntjako kariotipą, Muntiacus muntjak, jie nustebo pamatę, kad joje yra moteriškos = 6, vyriškos = 7 chromosomos. [33]

Jie tiesiog negalėjo patikėti tuo, ką pamatė. Jie tylėjo dvejus ar trejus metus, nes manė, kad kažkas negerai su jų audinių kultūra. Bet kai jie gavo dar keletą egzempliorių, jie patvirtino [savo išvadas].

Chromosomų skaičius kariotipe tarp (santykinai) nesusijusių rūšių yra labai įvairus. Žemas rekordas priklauso nematodui Parascaris univalens, kur haploidas n = 1 ir skruzdėlė: Myrmecia pilosula. [34] Aukščiausias rekordas būtų kažkur tarp paparčių, su paparčio liežuviu. Ophioglossum į priekį su vidutiniškai 1262 chromosomomis. [35] Geriausias gyvūnų balas gali būti trumpasis eršketas Acipenser brevirostrum 372 chromosomose. [36] Papildomų arba B chromosomų buvimas reiškia, kad chromosomų skaičius gali skirtis net vienoje besimaišančioje populiacijoje, o aneuploidai yra kitas pavyzdys, nors šiuo atveju jie nebūtų laikomi normaliais populiacijos nariais.

Pagrindinis skaičius Redaguoti

Pagrindinis skaičius, FN, kariotipo yra matomų pagrindinių chromosomų rankų skaičius viename chromosomų rinkinyje. [37] [38] Taigi, FN ≤ ​​2 x 2n, skirtumas priklauso nuo chromosomų, kurios laikomos vienarankėmis (akrocentrinėmis arba telocentrinėmis), skaičiaus. Žmonėms FN = 82, [39] dėl penkių akrocentrinių chromosomų porų: 13, 14, 15, 21 ir 22 (žmogaus Y chromosoma taip pat yra akrocentrinė). Pagrindinis autosominis skaičius arba autosominis pagrindinis skaičius, FNa [40] arba AN, [41] kariotipo yra matomų pagrindinių chromosomų rankų skaičius autosomų rinkinyje (su lytimi nesusietų chromosomų).

Plody Redaguoti

Ploidiškumas yra pilnų chromosomų rinkinių skaičius ląstelėje.

    , kur ląstelėse yra daugiau nei du homologinių chromosomų rinkiniai, dažniausiai pasitaiko augaluose. Pasak Stebbinso, tai turėjo didelę reikšmę augalų evoliucijoje. [42][43][44][45] Stebbins apskaičiavo, kad žydinčių augalų, kurie yra poliploidiniai, dalis yra 30–35%, tačiau žolių vidurkis yra daug didesnis, apie 70%. [46] Žemesnių augalų (paparčių, asiūklių ir psilotalų) poliploidija taip pat yra dažna, o kai kurios paparčių rūšys pasiekė poliploidijos lygį, gerokai viršijantį aukščiausią žinomą žydinčių augalų lygį.

Gyvūnų poliploidija yra daug rečiau paplitusi, tačiau kai kuriose grupėse ji buvo reikšminga. [47]

Poliploidinės giminingų rūšių serijos, kurias sudaro tik vieno pagrindinio skaičiaus kartotiniai, vadinamos euploidais.

    , kur viena lytis yra diploidinė, o kita - haploidinė. Tai įprastas Hymenoptera ir kai kurių kitų grupių išdėstymas. atsiranda, kai suaugusio žmogaus diferencijuotuose audiniuose ląstelės nustojo dalytis mitozės būdu, tačiau branduoliuose yra daugiau nei pradinis somatinis chromosomų skaičius. [48] ​​Į endociklas (endomitozė arba endoreduplikacija) chromosomos „ilsėjimosi“ branduolyje reduplikuojasi, dukterinės chromosomos atsiskiria viena nuo kitos. nepažeistasbranduolio membrana. [49]
    Daugeliu atvejų endopoliploidiniuose branduoliuose yra dešimtys tūkstančių chromosomų (kurių negalima tiksliai suskaičiuoti). Ląstelės ne visada turi tikslius kartotinius (dviejų laipsnius), todėl paprastas apibrėžimas „chromosomų rinkinių skaičiaus padidėjimas, kurį sukelia replikacija be ląstelių dalijimosi“ nėra visiškai tikslus.
    Šis procesas (ypač tiriamas vabzdžiuose ir kai kuriuose aukštesniuose augaluose, pavyzdžiui, kukurūzuose) gali būti vystymosi strategija, skirta audinių, kurie labai aktyvūs biosintezėje, produktyvumui didinti. [50]
    Reiškinys sporadiškai pasitaiko visoje eukariotų karalystėje nuo pirmuonių iki žmonių, jis yra įvairus ir sudėtingas ir įvairiais būdais padeda diferencijuoti ir morfogenezei. [51]
  • Norėdami ištirti senovės kariotipo dubliavimus, žr. paleopoliploidiją.

Aneuploidy Redaguoti

Aneuploidija yra būklė, kai chromosomų skaičius ląstelėse nėra tipiškas rūšis. Tai sukeltų chromosomų anomaliją, pvz., papildomą chromosomą arba vienos ar daugiau chromosomų praradimą. Chromosomų skaičiaus anomalijos dažniausiai sukelia vystymosi defektą. Dauno sindromas ir Turnerio sindromas yra to pavyzdžiai.

Aneuploidija taip pat gali pasireikšti glaudžiai susijusių rūšių grupėje. Klasikiniai augalų pavyzdžiai yra gentis Crepis, kur gametiniai (= haploidiniai) skaičiai sudaro seriją x = 3, 4, 5, 6 ir 7 ir Krokas, kur kiekvienas skaičius nuo x = 3 iki x = 15 yra pavaizduotas bent viena rūšis. Įvairių rūšių įrodymai rodo, kad įvairiose grupėse evoliucijos tendencijos pasuko skirtingomis kryptimis. [52] Primatų didžiosios beždžionės turi 24x2 chromosomas, o žmonės turi 23x2. Žmogaus 2 chromosoma susiformavo susiliejus protėvių chromosomoms, dėl kurių sumažėjo jų skaičius. [53]

Chromosomų polimorfizmas Redaguoti

Kai kurios rūšys yra polimorfinės skirtingoms chromosomų struktūrinėms formoms. [54] Struktūrinis pokytis gali būti susijęs su skirtingu chromosomų skaičiumi skirtinguose individuose, o tai pasitaiko vabalas. Chilocorus stigma, kai kurios genties mantidės Ameles, [ reikalinga citata ] europinis vėgėlė Sorex araneus. [55] Yra keletas įrodymų iš moliusko bylos Thais lapilus (šuo šeivamedis) Bretanės pakrantėje, kad dvi chromosomų formos yra pritaikytos skirtingoms buveinėms. [56]

Rūšis medžiai Redaguoti

Išsamus chromosomų juostų vabzdžių, turinčių politeno chromosomas, tyrimas gali atskleisti ryšius tarp glaudžiai susijusių rūšių: klasikinis pavyzdys yra Hamptono L. Carsono atliktas Hamptono L. Carsono chromosomų juostos tyrimas Havajų drozofiliduose.

Maždaug 6500 kvadratinių mylių (17 000 km 2 ) Havajų salose yra pati įvairiausia drozofilinių musių kolekcija pasaulyje, gyvenanti nuo atogrąžų miškų iki subalpinių pievų. Šios maždaug 800 Havajų drozofilų rūšių paprastai priskiriamos dviem gentims, Drosophila ir Scaptomyza, Drosophilidae šeimai.

„Paveikslėlio sparnų“ grupės, geriausiai ištirtos Havajų drozofilų grupės, politeno juostos leido Carsonui išsiaiškinti evoliucijos medį dar gerokai anksčiau, nei buvo galima atlikti genomo analizę. Tam tikra prasme genų išdėstymas matomas kiekvienos chromosomos juostų modeliuose. Chromosomų pertvarkymai, ypač inversijos, leidžia pamatyti, kurios rūšys yra glaudžiai susijusios.

Rezultatai aiškūs. Inversijos, pavaizduotos medžio pavidalu (ir nepriklausomos nuo visos kitos informacijos), rodo aiškų rūšių „tekėjimą“ iš senesnių į naujesnes salas. Taip pat pasitaiko kolonizacijos atgal į senesnes salas ir salų praleidimo atvejų, tačiau tai daug rečiau. Naudojant K-Ar datavimą, dabartinės salos datuojamos prieš 0,4 milijono metų (mya) (Mauna Kea) iki 10mya (Necker). Seniausias Havajų salyno narys, vis dar virš jūros, yra Kure atolas, kuris gali būti datuojamas 30 mya. Pats archipelagas (sukurtas Ramiojo vandenyno plokštei judant per karštą vietą) egzistavo daug ilgiau, bent jau kreidos periode. Ankstesnės salos dabar po jūra (gujotai) sudaro imperatoriaus jūros kalno grandinę. [57]

Visi vietiniai Drosophila ir Scaptomyza Havajuose šios rūšys, matyt, kilo iš vienos protėvių rūšies, kuri kolonizavo salas, tikriausiai prieš 20 milijonų metų. Vėlesnę adaptyviąją spinduliuotę paskatino konkurencijos trūkumas ir daugybė nišų. Nors salą galėtų kolonizuoti viena sunki patelė, labiau tikėtina, kad tai buvo grupė iš tos pačios rūšies. [58] [59] [60] [61]

Havajų salyne yra ir kitų gyvūnų ir augalų, kurie patyrė panašią, nors ir mažiau įspūdingą, prisitaikančią spinduliuotę. [62] [63]

Chromosomų juostos Redaguoti

Apdorojus kai kuriomis dėmėmis, chromosomos rodo juostinį raštą. Juostos yra kintamos šviesios ir tamsios juostelės, atsirandančios išilgai chromosomų. Unikalūs juostų modeliai naudojami chromosomoms identifikuoti ir chromosomų aberacijoms diagnozuoti, įskaitant chromosomų lūžimą, praradimą, dubliavimąsi, perkėlimą arba apverstus segmentus. Įvairūs chromosomų gydymo būdai sukuria įvairius juostų modelius: G juostas, R juostas, C juostas, Q juostas, T juostas ir NOR juostas.

Juostų tipai Redaguoti

Citogenetika naudoja keletą metodų, skirtų įvairiems chromosomų aspektams vizualizuoti: [20]

    gaunamas su Giemsa dėme po chromosomų virškinimo tripsinu. Gaunama šviesiai ir tamsiai nudažytų juostų serija – tamsiosios sritys būna heterochromatinės, vėlai replikuojasi ir turtingos AT. Šviesos sritys paprastai būna euchromatinės, anksti replikuojasi ir turi daug GC. Šis metodas paprastai sukuria 300–400 juostų normaliame žmogaus genome.
  • R juosta yra priešinga G juostai (R reiškia „atvirkštinė“). Tamsiosios sritys yra euchromatinės (sritys, kuriose gausu guanino ir citozino), o šviesios – heterochromatinės (sritys, kuriose gausu timino ir adenino).
  • C juosta: Giemsa jungiasi prie konstitucinio heterochromatino, todėl nudažo centromerus. Pavadinimas kilęs iš centromerinio arba konstitucinio heterochromatino. Prieš dažymą preparatai denatūruojami šarminiu būdu, todėl beveik visiškai pašalinama DNR. Išplovus zondą, likusi DNR vėl renatūruojama ir nudažoma Giemsa tirpalu, susidedančiu iš metileno žydros, metileno violetinės, metileno mėlynojo ir eozino. Heterochromatinas suriša daug dažų, o likusios chromosomos sugeria tik nedaug. C-jungtis pasirodė esanti ypač tinkama augalų chromosomų apibūdinimui.
  • Q juosta yra fluorescencinis raštas, gautas naudojant chinacriną dažymui. Juostų modelis yra labai panašus į tą, kuris matomas G-juostoje. Juos galima atpažinti iš skirtingo intensyvumo geltonos fluorescencijos. Didžioji dalis nudažytos DNR yra heterochromatinas. Kvinakrinas (atebrinas) suriša abu regionus, kuriuose gausu AT ir GC, tačiau fluorescuoja tik AT-chinacrin kompleksas. Kadangi sritys, kuriose gausu AT, yra labiau paplitusios heterochromatine nei euchromatine, šios sritys yra ženklinamos pirmenybę. Skirtingas atskirų juostų intensyvumas atspindi skirtingą AT turinį. Kiti fluorochromai, tokie kaip DAPI arba Hoechst 33258, taip pat sukuria būdingus, atkuriamus raštus. Kiekvienas iš jų sukuria savo specifinį modelį. Kitaip tariant: ryšių savybės ir fluorochromų specifiškumas nėra pagrįsti tik jų afinitetu regionams, kuriuose gausu AT. Atvirkščiai, AT pasiskirstymas ir AT susiejimas su kitomis molekulėmis, pavyzdžiui, histonais, turi įtakos fluorochromų surišimo savybėms.
  • T formos juosta: vizualizuokite telomerus.
  • Sidabro dažymas: Sidabro nitratas nudažo su nukleolinės organizacijos regionu susijusį baltymą. Tai suteikia tamsią sritį, kurioje nusėda sidabras, o tai reiškia rRNR genų aktyvumą NOR.

Klasikinė kariotipo citogenetika Redaguoti

„Klasikiniame“ (vaizduojamame) kariotipe – dažiklis, dažnai Giemsa (G juosta), rečiau mepakrinas (kvinakrinas), naudojamas chromosomų juostoms nudažyti. Giemsa yra specifinė DNR fosfatų grupėms. Kvinakrinas jungiasi prie adenino ir timino turtingų regionų. Kiekviena chromosoma turi būdingą juostų modelį, kuris padeda jas identifikuoti, abi poros chromosomos turės tą patį juostų modelį.

Kariotipai yra išdėstyti taip, kad trumpoji chromosomos ranka yra viršuje, o ilgoji - apačioje. Kai kurie kariotipai vadina trumpas ir ilgas rankas p ir q, atitinkamai. Be to, skirtingai nudažytiems regionams ir subregionams chromosomų rankose suteikiami skaitiniai žymėjimai nuo proksimalinio iki distalinio. Pavyzdžiui, Cri du chat sindromas apima 5 chromosomos trumposios rankos ištrynimą. Jis rašomas kaip 46,XX,5p-. Kritinė šio sindromo sritis yra p15.2 (chromosomos lokuso) delecija, kuri parašyta kaip 46,XX,del(5)(p15.2). [64]

Daugiaspalvis FISH (mFISH) ir spektrinis kariotipas (SKY technika) Redaguoti

Daugiaspalvis FISH ir senesnis spektrinis kariotipų nustatymas yra molekulinės citogenetikos metodai, naudojami vienu metu vizualizuoti visas organizmo chromosomų poras skirtingomis spalvomis. Fluorescenciniu būdu pažymėti zondai kiekvienai chromosomai gaminami chromosomai specifinę DNR žymint skirtingais fluoroforais. Kadangi yra ribotas spektriškai skirtingų fluoroforų skaičius, kombinatorinis ženklinimo metodas naudojamas daugybei skirtingų spalvų generuoti. Fluoroforų deriniai fiksuojami ir analizuojami fluorescenciniu mikroskopu, naudojant iki 7 siaurajuosčių fluorescencinių filtrų arba, spektrinio kariotipų nustatymo atveju, naudojant interferometrą, pritvirtintą prie fluorescencinio mikroskopo. MFISH vaizdo atveju kiekvienas gautų originalių vaizdų fluorochromų derinys specialioje vaizdų analizės programinėje įrangoje pakeičiamas pseudo spalva. Taigi chromosomas arba chromosomų sekcijas galima vizualizuoti ir identifikuoti, leidžiant analizuoti chromosomų pertvarkymus. [65] Spektrinio kariotipų nustatymo atveju vaizdo apdorojimo programinė įranga kiekvienam spektriškai skirtingam deriniui priskiria pseudo spalvą, leidžiančią vizualizuoti individualiai spalvotas chromosomas. [66]

Daugiaspalvis FISH naudojamas nustatyti struktūrines chromosomų aberacijas vėžio ląstelėse ir kitas ligas, kai Giemsa juostos ar kiti metodai nėra pakankamai tikslūs.

Skaitmeninis kariotipų nustatymas Redaguoti

Skaitmeninis kariotipų nustatymas yra metodas, naudojamas kiekybiškai įvertinti DNR kopijų skaičių genomo skalėje. Trumpos DNR sekos iš specifinių lokusų visame genome yra išskiriamos ir surašytos. [67] Šis metodas taip pat žinomas kaip virtualus kariotipų nustatymas.

Chromosomų anomalijos gali būti skaitinės, pvz., esant papildomoms arba trūkstamoms chromosomoms, arba struktūrinės, pavyzdžiui, išvestinėje chromosomoje, translokacijos, inversijos, didelio masto delecijos ar dubliacijos. Skaitiniai anomalijos, taip pat žinomos kaip aneuploidija, dažnai atsiranda dėl nesusijungimo mejozės metu formuojant gametų trisomijas, kuriose yra trys chromosomos kopijos, o ne įprastos dvi, yra dažni skaitiniai anomalijos. Struktūriniai anomalijos dažnai atsiranda dėl homologinės rekombinacijos klaidų. Abiejų tipų anomalijos gali atsirasti lytinėse ląstelėse, todėl jų bus visose paveikto žmogaus kūno ląstelėse arba jie gali atsirasti mitozės metu ir sukelti genetinį mozaikinį individą, turintį kai kurias normalias ir kai kurias nenormalias ląsteles.

Žmonėse Redaguoti

Chromosomų anomalijos, sukeliančios žmonių ligas, apima

    atsiranda dėl vienos X chromosomos (45, X arba 45, X0). , dažniausia vyrų chromosomų liga, kitaip dar vadinama 47,XXY, sukelia papildoma X chromosoma. sukelia 18 chromosomos trisomija (trys kopijos). , dažna chromosomų liga, sukelia 21 chromosomos trisomija. sukelia 13 chromosomos trisomija. bet tik kitokia forma nei visiška trisomija, pvz., trisomijos 9p sindromas arba mozaikinė trisomija 9. Jie dažnai veikia gana gerai, tačiau dažniausiai turi problemų su kalba.
  • Taip pat dokumentuota trisomija 8 ir trisomija 16, nors jos paprastai neišgyvena iki gimimo.

Kai kurie sutrikimai atsiranda dėl vienos chromosomos dalies praradimo, įskaitant


Chromosomos

Ši pamoka prasideda prokariotų ir eukariotų chromosomų palyginimu ir įvadu į diploidinių ir haploidinių branduolių sampratą. Antroji veikla pristato duomenų bazių naudojimą, kad būtų galima palyginti skirtingų rūšių chromosomų skaičių ir genų vietą skirtingose ​​rūšyse, įskaitant citochromo oksidazę c. Paskutinė veikla – trumpas interviu su Johnu Cairnesu, kuris sukūrė autoradiografiją chromosomų ilgiui matuoti ir pirmą kartą aprašė bakterijų chomosomų struktūrą.

Pamokos aprašymas

Vadovaujantys klausimai

  • Kaip DNR išsidėsčiusi prokariotuose ir eukariotuose?
  • Kiek chromosomų turi eukariotas?

1 veikla Prokariotų ir eukariotų chromosomos

Prokariotų ir eukariotų chromosomų sandara. Peržiūrėkite toliau pateiktą trumpą įvadą apie eukariotų chromosomų struktūrą ir funkcijas.

Išstudijuokite šias pagrindines mintis apie genus ir chromosomas.

2 veikla: Duomenų bazės ir skirtingų rūšių chromosomų skaičius

Norėdami sužinoti šių rūšių genomo dydį ir palyginti diploidinius chromosomų numerius, spustelėkite kiekvieno iš toliau pateiktų dvinarių pavadinimų nuorodas.

Penkių rūšių genomo naršyklės nuorodos

Hipersaitai ant kiekvieno vardo nukreipia į Wellcome Sanger Ensembl.org duomenų bazės paieškos variklio kariotipo puslapį. Kiekvieno pavadinimo hipersaitai nukreipia į Wellcome Sanger kariotipo puslapį Ensembl.org duomenų bazės naršyklėje.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genome/browse/ Šis puslapis gali būti naudojamas genomo dydžiams rasti vadove

http://www.ensembl.org tai geresnė genomo naršyklė, netgi galite priartinti, kad pamatytumėte bazines poras. Jame taip pat yra augalų ir bestuburių rūšių http://ensemblgenomes.org/

Peržiūrėkite šį vaizdo įrašą ir apsvarstykite klausimą,

"Ar šios duomenų bazės ir šiandienos naujos sekos nustatymo technologijos sukurs geresnį pasaulį rytoj?"

3 užsiėmimas Džonas Kernsas ir autoradiografija

Šios diagramos iliustruoja, kaip buvo sukurtas DNR replikacijos modelis prokariotinėje ląstelėje, siekiant paaiškinti šį procesą. Šis procesas nebuvo stebimas tol, kol Johnas Cairnsas nepadarė savo eksperimentų. Eskizai pagrįsti teoriniu supratimu,

Diagrama kairėje rodo scheminį DNR replikacijos prokariotų chromosomose teorijos vaizdą, o autoradiografas, kurį Johnas Cairnsas sukūrė dešinėje, rodo E.coli DNR molekulę. Eksperimentiniai duomenys patvirtina teoriją.


Vaizdai: CSHL simpoziumas 1963 m

Savo 1963 m. straipsnyje „Bakterijos chromosoma ir jos replikacijos būdas, kaip matyti iš autoradiografijos“ Kernsas autoradiografijos būdu įrodė, kad Escherichia coli bakterijos DNR yra viena molekulė, kuri replikuojasi judančiame lokuse (replikacijos šakute), kurioje abi naujos DNR. sruogos yra sintezuojamos.

Kai buvo apklaustas apie šiuos eksperimentus, Kernsas pakomentavo: „Aš pasakiau sau: žinau apie autoradiografiją, kodėl aš nematau, ar galiu išmatuoti šių molekulių ilgį naudodamas šį metodą? Ir šiek tiek paskaičiavo ir nusprendė, kad tai turėtų būti įmanoma ir filmuojant užtruks tik du mėnesius. Ir tai aš padariau Cold Spring Harbore

Verta paminėti, kad autoradiografija tapo esminiu genų sekos nustatymo įrankiu devintajame dešimtmetyje ir iki šiol modifikuota forma naudojama genetinėse laboratorijose visame pasaulyje.


Išplėstiniai duomenys 1 pav. CIN matavimas įvairiuose navikų tipuose.

a, Alelių specifinių kopijų skaičiaus pokyčių analizės schema. Kairėje – dviejų naviko mėginių (raudonos, mėlynos A alelio, B alelio) SCNA profiliai visame genome, o heterozigotinių SNP neapdorotų aleliui būdingų kopijų skaičiaus reikšmės rodomos kaip taškai, o aleliui būdingos sveikųjų kopijų skaičiaus būsenos. linijos. SCNA kloniškumą dviejuose mėginiuose rodo takelis tarp dviejų SCNA profilių: kloninės SCNA pažymėtos pilkai, subkloninės SCNA – geltonai, o kloninės ir subkloninės – geltonai ir pilkai brūkšneliais. Visi SCNA profilio brėžiniai paveiksle yra suskirstyti pagal duomenų taškų skaičių vienoje chromosomoje. Viršuje dešinėje – metodas, leidžiantis apibendrinti SCNA laiką (kloninį ir subkloninį) iš naviko. Apačioje dešinėje sveikasis skaičius SCNA profilis per numanomo MRCA genomą, pagrįstas dviejų naviko mėginių sveikaisiais SCNA profiliais. b, c, kelių mėginių fazavimas (b) ir SCNA skambučiai, susiję su ploidy (c). b, Kelių mėginių fazavimas yra metodas, kurį naudojome aleliui būdingiems kopijų skaičiaus profiliams gauti. Tai leido mums nustatyti anksčiau neaptiktą alelinį disbalansą (geltonos dėžutės) ir atspindėtą subkloninį alelinį disbalansą bei lygiagrečius SCNA (violetinės dėžutės). c, Įvairių SCNA chromosomų iliustracijos ir nomenklatūra. Kadangi pranešama apie SCNA, palyginti su ploidija, pateikiamos diploidinės, triploidinės ir tetraploidinės būsenos iliustracijos. AI, alelinis disbalansas. d, e, Visos vėžio kohortos charakteristikos. Mūsų visos vėžio kelių mėginių kohorta yra apibendrinta pagal naviko tipą šiuose juostų diagramose, nurodant bendrą pacientų skaičių (d) su stulpelio diagrama, nuspalvinta pagal mėginių skaičių, kurį įneša kiekvienas navikas, ir naviko mėginiai (e) su juostiniu sklypu, nuspalvintu pagal mėginio tipą.

Išplėstiniai duomenys 2 pav. SCNA koreliuoja tarp navikų tipų.

a, Sklaidos diagramos, nurodančios kiekvienam naviko tipui ryšį tarp mėginių skaičiaus ir subkloninių SCNA paveikto genomo dalies. ρ ir P vertės yra iš Spearman koreliacijos testų. b, Sklaidos diagramos, rodančios vidutinį naviko grynumą, palyginti su subkloninės SCNA paveikto genomo dalimi. ρ ir P vertės yra iš Spearman koreliacijos testų. c, Palyginti kloninių ir subkloninių SCNA paveikto genomo dalį. Nurodoma kiekvieno naviko tipo vidutinė vertė. Taškų dydis rodo atitinkamo tipo navikų skaičių. Raudoni taškai rodo naviko tipus, kurių genomo dalis, kurią paveikė kloniniai ir subkloniniai SCNA, labai skiriasi. Dvipusis studentas t-testas buvo naudojamas kloninių ir subkloninių SCNA paveikto genomo proporcijoms palyginti. ac, Buvo įtraukti navikų tipai su navikų mėginiais iš mažiausiai 10 pacientų: šlapimo pūslės urotelinė karcinoma (BLCA, n = 26), ER + krūties vėžys (ER+ BRCA, n = 19), HER2 + krūties vėžys (HER2+ BRCA, n = 18), trigubai neigiamas krūties vėžys (TN BRCA, n = 17), gaubtinės ir tiesiosios žarnos adenokarcinoma (COAD, n = 13), stemplės adenokarcinoma (ESCA, n = 22), glioma (n = 12), aiškių ląstelių inkstų ląstelių karcinoma (KIRC, n = 54), plaučių adenokarcinoma (LUAD, n = 84), plaučių plokščialąstelinė karcinoma (LUSC, n = 31), prostatos adenokarcinoma (PRAD, n = 10), melanoma (SKCM, n = 30) ir endometriumo karcinoma (UCEC, n = 27). d, Linijinės regresijos analizės tarp LUAD ir HER2 + krūties vėžio genomo dalies, kuriai taikomos subkloninės SCNA, rezultatai, taip pat kiekvieno naviko mėginių skaičius ir kiekvieno naviko mėginio grynumo mediana.

Išplėstiniai duomenys 3 pav. NSCLC SCNA koreliuoja su ląstelių ciklo genų ekspresija ir naviko ląstelių charakteristikomis.

a, b, Sklaidos diagramos, lyginančios vidutinę ląstelių ciklo geno ekspresiją LUAD navikuose (n = 36), LUSC navikai (n = 15) ir NSCLC – kiti navikai (n = 7) su visa SCNA paveikto genomo dalimi. Kiekvienas taškas yra spalvotas pagal naviko tipą. (a) ir kloninių SCNA paveikto genomo dalis (b). c, Subkloninių SCNA paveikto genomo dalis. d, SCNA, kurios yra subkloninės, dalis. ad, ρ ir P vertės yra iš Spearman koreliacijos testų. Asociacijos tarp naviko ląstelių charakteristikų ir SCNA statistikos LUAD (n = 53), LUSC (n = 27) ir NSCLC-kita (n = 3). eh, kiekvieno naviko mitozinio indekso balai lyginami su bendrais SCNA (e), kloniniai SCNA (f), subkloniniai SCNA (g) ir SCNA, kurios yra subkloninės, dalis (h) kiekviename auglyje. Kiekvienas taškas yra spalvotas pagal naviko tipą. ρ ir P vertės yra iš Spearman koreliacijos testų. il, Asociacija tarp naviko tūrio ir SCNA metrikos. Kiekvienam navikui, apie kurį buvo prieinamos skaitmeninės skaidrės ir naviko tūrio informacija (n = 83), atlikome Spearmano koreliacijos testus, lygindami naviko tūrį su visa SCNA paveikto genomo dalimi (i), genomo dalis, paveikta kloninių SCNA (j), genomo dalis, paveikta subkloninių SCNA (k) ir SCNA, kurios yra subkloninės, dalis (l). Padj vertybės atspindi P vertės iš tiesinės regresijos modelių, apimančių mėginių skaičių, taip pat apskaičiuotą naviko tūrį ir tirtą SCNA matą. mp, Asociacijos tarp naviko ląstelių charakteristikų ir SCNA statistikos LUAD (n = 53), LUSC (n = 27) ir NSCLC-kita (n = 3). Kiekvieno naviko anizonukleozės balai lyginami su SCNA paveikto genomo dalimi (m), kloniniai SCNA (n) arba subkloninius SCNA (o) ir SCNA, kurios yra subkloninės, dalis (p) kiekviename auglyje. Kiekvienas taškas yra spalvotas pagal naviko tipą. Linijos rodo kiekvienos grupės medianą. es, efekto dydis.

Išplėstiniai duomenys 4 pav. WGD įvairių tipų navikų.

a, Juostos diagramos, nurodančios kiekvieno naviko tipo navikų, rodančių WGD, skaičių ir proporciją. Subkloniniai WGD navikai pažymėti mėlyna spalva. b, Beeswarm diagramos, lyginančios genomo, paveikto kloninių arba subkloninių SCNA, proporciją ir veidrodinį subkloninį alelinį disbalansą (MSAI) WGD ir ne WGD navikuose. Juodos juostos rodo kiekvieno pasiskirstymo medianą. Dvipusis studentas t- kiekvienam palyginimui buvo naudojami testai. c, Palyginti genomo, paveikto kloninių arba subkloninių SCNA, dalį suderintuose WGD ir ne WGD mėginiuose iš navikų su subkloniniu WGD. Kiekvienam pacientui, sergančiam subkloniniu WGD, juostos rodo skirtumą tarp SCNA paveikto genomo vidutinės dalies WGD ir ne WGD mėginiuose. Įterptose bičių spiečiaus diagramose palyginama skirtingų tipų SCNA paveikto genomo dalis WGD ir ne WGD mėginiuose. Juodos juostos bičių šiltų sklypuose rodo kiekvienos grupės medianas. df, OG-TSG balo įtaka vidutiniams rankos lygio kopijų skaičiaus pokyčiams. Sklaidos diagramos, rodančios vidutinį subkloninį rankos lygio pokytį nuo MRCA ne WGD (d n = 171), WGD (e n = 194) ir subkloninis WGD (f n = 29) navikai, palyginti su rankos OG-TSG balu. Tamsesnės sritys rodo 95 % pasikliautinąjį intervalą. ρ ir P vertės yra iš Spearman koreliacijos testų. g, Sklaidos diagrama, rodanti vidutinį kloninių (MRCA) kopijų skaičių visoje kohortoje (n = 394), palyginti su chromosomos rankos dydžiu. hj, Sklaidos diagramos, rodančios vidutinį subkloninį rankos lygio pokytį nuo MRCA ne WGD (h n = 171), WGD (i n = 194) ir subkloninis WGD (j n = 29) navikai, palyginti su chromosomų dydžiu. Tamsesnės sritys rodo 95 % pasikliautinąjį intervalą. ρ ir P vertės yra iš Spearman koreliacijos testų.

Išplėstiniai duomenys 5 pav. Kariotipo evoliucijos Markovo grandinės modeliavimas.

a, Markovo grandinės modeliavimui naudojamų parametrų sąrašas. b, Supaprastintos Markovo grandinės diagramos kiekvienai chromosomos sričiai ir gautų kopijų skaičiaus kopijų skaičiaus stulpelių diagramos. ce, Beeswarm diagramos, parodančios nukrypimo balo skirtumą pagal vieną naviką ne WGD (n = 171), WGD (n = 194) ir subkloninis WGD (n = 29) navikai. Juodos horizontalios juostos rodo pasiskirstymo medianą. Suporuoti dviuodegiai studentai t-testai buvo atlikti tarp pirmojo ir antrojo modelio, įtraukto į kiekvieną palyginimą, nukrypimų balų. es, efekto dydis. c, Nesvertinio (neutralaus) modelio ir svertinio modelio, apimančio OG-TSG balus, palyginimas. d, Nesvertinio modelio ir modelio su užšifruotais OG-TSG balais palyginimas. e, Svertinio modelio, apimančio OG–TSG balus, ir modelio su koduotais OG–TSG balais palyginimas. f, g, Kiekviename kontekste (ne WGD, WGD arba subkloninis WGD) procentas mėginių, kuriuose OG-TSG svertinis modelis yra geresnis už nesvertinį modelį (f) arba užšifruotas modelis (g) yra pavaizduotas. hj, Kariotipo evoliucijos Markovo grandinės modelio patikimumo analizė. Grafikai rodo santykinį trijų modelio iteracijų našumą su skirtingomis reikšmėmis g su ne WGD (pGD = 0), WGD (pGD = 0,005) ir subkloniniu WGD (pGD = 0,012) įėjimu. Modelis su maišytais balais buvo paleistas 10 skirtingų atsitiktinių chromosomų permutacijų. k, l, Grafikai rodo trijų modelio iteracijų našumą su besikeičiančiomis pGD reikšmėmis (pGD = 0,003 in k ir pGD = 0,007 colio l) su WGD duomenimis. m, n, Grafikai rodo trijų modelio iteracijų našumą su besikeičiančiomis pGD reikšmėmis (pGD = 0,01 in m ir pGD = 0,014 colio n) su subkloniniais WGD duomenimis. oq, Grafikai rodo trijų modelio iteracijų našumą, kai keičiamas pmisg su ne WGD, WGD ir subkloniniais WGD įvesties duomenimis.

Išplėstiniai duomenys 6 pav. Subkloninis SCNA kraštovaizdis tarp navikų tipų.

ah, Buvo tiriami šie navikų tipai: šlapimo pūslės urotelinė karcinoma (a n = 26), ER + krūties vėžys (b n = 19), HER2 + krūties vėžys (c n = 18), trigubai neigiamas krūties vėžys (d n = 17), gaubtinės ir tiesiosios žarnos adenokarcinoma (e n = 13), stemplės adenokarcinoma (f n = 22), glioma (g n = 12) ir KIRC (h n = 54). n skaičiai reiškia navikus. Visuose genomuose pateikiami kloniniai ir subkloniniai SCNA. Kiekviename auglio tipe kiekvienai chromosomai rodomi šie duomenys (iš viršaus į apačią): pacientų, kurių padidėjimas arba amplifikacija, dalis. Juoda linija rodo bendrą pacientų, kurių padidėjimas / pastiprinimas, dalį, geltonos ir pilkos linijos arba atspalviai nurodo pacientų, kuriems yra atitinkamai subkloninis ir kloninis padidėjimas, dalį. MRCA buvo gauta atliekant filogenetinę analizę (žr. Metodai, „Protėvių rekonstrukcija ir filogenijos išvada“). Kiekvienam lokusui nurodomas padidėjimo (raudona) ir nuostolių (mėlyna) dažnis, randamas navikų MRCA. GISTIC2.0 įvykiai. Šie takeliai rodo reikšmingus SCNA židinio įvykius, kuriuos nustatė GISTIC2.0 (žr. metodus „GISTIC2.0 smailės apibrėžimas“ ir „GISTIC2.0 konsensuso smailės apibrėžimas“) ir pasikartojančius grupės lygio įvykius (žr. apibrėžimas'). Pacientų, kuriems buvo netekties/LOH įvykių, dalis. Juoda linija rodo bendrą pacientų, kuriems buvo netekties / LOH įvykių, dalį, geltonos ir pilkos linijos arba atspalviai nurodo pacientų, kuriems buvo atitinkamai subkloniniai ir kloniniai nuostoliai, dalį. Juodos, geltonos ir pilkos linijos rodo atitinkamai bendro nuostolio / LOH, subkloninio praradimo / LOH ir kloninio praradimo / LOH reikšmingumo slenksčius. Pacientų, kuriems nustatytas veidrodinis subkloninis alelinis disbalansas (MSAI), atsirandantis dėl skirtingų haplotipų, nustatytų kelių mėginių fazavimo būdu, dalis. Raudona linija rodo reikšmingumo slenkstį, nustatytą permutacijos testu 0,05 lygyje (žr. Metodai, „Permutacijos testas SCNA pasikartojimui tarp navikų“).

Išplėstiniai duomenys 7 pav. Subkloninis SCNA kraštovaizdis tarp navikų tipų.

ae, Buvo išanalizuoti šie navikų tipai: LUAD (a n = 84), LUSC (b n = 31), prostatos adenokarcinoma (c n = 10), SKCM (d n = 30) ir endometriumo karcinoma (e n = 27). Visuose genomuose pateikiami kloniniai ir subkloniniai SCNA. Kiekviename auglio tipe kiekvienai chromosomai rodomi šie duomenys (iš viršaus į apačią): pacientų, kurių padidėjimas arba amplifikacija, dalis. Juoda linija rodo bendrą pacientų, kurių padidėjimas / pastiprinimas, dalį, geltonos ir pilkos linijos arba atspalviai nurodo pacientų, kuriems yra atitinkamai subkloninis ir kloninis padidėjimas, dalį. MRCA buvo gauta atliekant filogenetinę analizę (žr. Metodai, „Protėvių rekonstrukcija ir filogenijos išvada“). Kiekvienam lokusui nurodomas padidėjimo (raudona) ir nuostolių (mėlyna) dažnis, randamas navikų MRCA. GISTIC2.0 įvykiai. Šie takeliai rodo reikšmingus SCNA židinio įvykius, kuriuos nustatė GISTIC2.0 (žr. metodus „GISTIC2.0 smailės apibrėžimas“ ir „GISTIC2.0 konsensuso smailės apibrėžimas“) ir pasikartojančius grupės lygio įvykius (žr. apibrėžimas'). Pacientų, kuriems buvo netekties/LOH įvykių, dalis. Juoda linija rodo bendrą pacientų, kuriems buvo netekties / LOH įvykių, dalį, geltonos ir pilkos linijos arba atspalviai nurodo pacientų, kuriems buvo atitinkamai subkloniniai ir kloniniai nuostoliai, dalį. Juodos, geltonos ir pilkos linijos rodo atitinkamai bendro nuostolio / LOH, subkloninio praradimo / LOH ir kloninio praradimo / LOH reikšmingumo slenksčius. Pacientų, kuriems nustatytas veidrodinis subkloninis alelinis disbalansas (MSAI), atsirandantis dėl skirtingų haplotipų, nustatytų kelių mėginių fazavimo būdu, dalis. Raudona linija rodo reikšmingumo slenkstį, nustatytą permutacijos testu 0,05 lygyje (žr. Metodai, „Permutacijos testas SCNA pasikartojimui tarp navikų“).

Išplėstiniai duomenys 8 pav. Pasikartojantis SCNA tarp navikų tipų.

a, b, Konsensuso didžiausio regiono pelno ir nuostolių skirtumas (raudona, n = 255) ir nuostoliai (mėlyna, n = 149) (a) ir chromosomų rankos padidėjimas (raudonas, n = 95) ir nuostoliai (mėlyna, n = 200) visuose navikų tipuose (b). Juodos horizontalios juostos rodo pasiskirstymo medianą. Reikšmingumo testas buvo atliktas naudojant nesuporuotą Studento testą t- testas. c, Chromosomų rankos lygio įvykių klasifikacija pagal laiką. Kairėje, šilumos žemėlapis, rodantis visų įvykių subkloninį pasireiškimą kiekviename naviko tipe. Kiekvienoje ląstelėje esantis skaitiklis nurodo bendrą to įvykio subkloninių atvejų skaičių, o vardiklis nurodo bendrą kloninių ir subkloninių to įvykio atvejų skaičių tame naviko tipe. Kiekvienos ląstelės šešėliavimas šilumos žemėlapyje rodo subkloninių įvykių, susijusių su naviko tipu, procentą, o oranžinė spalva rodo didesnį subkloniškumą, o pilka - didesnį kloniškumą. Kiekvienos ląstelės kraštas nurodo to įvykio klasifikaciją pagal naviko tipą: ankstyvą (pilka siena), tarpinį (be krašto) arba vėlyvą (oranžinė siena). Dešinėje, juostinė rankos lygio įvykių diagrama, suskirstyta pagal vidutinę subkloninių atvejų procentą tarp navikų tipų (apatinė ašis). Juostos, žyminčios prieaugio įvykius, yra nuspalvintos raudonai, o nuostolių įvykiai – mėlynai. Horizontalios juodos linijos rodo įvykių atskyrimą į ankstyvojo, tarpinio ir vėlyvojo vėžio kategorijas, atsižvelgiant į vidutinės SCNA dalies, kuri yra subkloninė, tretinius. Taškai, esantys tose pačiose ašies pozicijose, rodo bendrą kiekvieno praradimo ar padidėjimo įvykių skaičių įvairiuose naviko tipuose (viršutinė ašis). d, Ankstyvųjų, tarpinių ir vėlyvųjų konsensuso piko įvykių praturtinimas žinomais su vėžiu susijusiais genais. Šilumos žemėlapis, nurodantis gautą rezultatą P vertės iš dvipusių tikslių Fisher testų, lyginančių ankstyvųjų, tarpinių ir vėlyvųjų konsensuso smailių genų sutapimą su anksčiau praneštais onkogenais ir naviko slopinimo genais. Stiprumo smailės buvo tiriamos atsižvelgiant į onkogenus, o nuostolių smailės buvo tiriamos atsižvelgiant į naviko slopinimo genus. Reikšmingi sutapimai (pagal Benjamini–Hochberg). P < 0,05) yra pažymėtos žvaigždute (žr. Metodai, „Su vėžiu susijęs genas ir trapios vietos sodrinimas“). e, Ankstyvųjų, tarpinių ir vėlyvųjų konsensuso piko įvykių praturtinimas trapiomis chromosomų vietomis. Šilumos žemėlapis, nurodantis gautą rezultatą P vertės iš tikslių Fisher testų, lyginančių ankstyvose, tarpinėse ir vėlyvosiose konsensuso smailėse rastų citojuosčių sutapimą su citojuostomis iš anksčiau praneštų trapių chromosomų vietų. Reikšmingi sutapimai (pagal Benjamini–Hochberg). P < 0,05) yra pažymėtos žvaigždute (žr. Metodai, „Su vėžiu susijęs genas ir trapios vietos sodrinimas“). f, SNV ir indelių paplitimas su vėžiu susijusiuose genuose. Šilumos žemėlapis, kuriame parodyta kiekvieno naviko tipo mėginių dalis su SNV arba indel atitinkamame su vėžiu susijusiame gene. Geltonos žvaigždutės rodo, kur SNV ir indeliai kloniškai yra ≥75% atitinkamo tipo navikų.

Išplėstiniai duomenys 9 pav. Pasikartojanti lygiagreti evoliucija ir LOH visame genome.

a, Viso genomo grafikas, rodantis lygiagrečių stiprinimo / stiprinimo įvykių dažnį raudonai ir lygiagrečių LOH įvykių dažnį mėlynai. Brūkšninės raudonos linijos rodo reikšmingumo slenkstį, nustatytą permutacijos testu. b, CRUK0005 lygiagrečios evoliucijos 1 chromosomoje pavyzdys. žurnalas2[R], B-alelio dažnio (BAF) ir alelio specifinės ekspresijos (ASE) diagramos parodytos 1 chromosomai 3 ir 4 mėginiuose. Filogenetiniame medyje nurodome šakas, kuriose buvo nustatyti lygiagrečiai 1 chromosomos padidėjimai. c, Koreliuojantis intranavikinis heterogeniškumas (ITH) kiekvienam genui DNR ir RNR lygiais. Sklaidos diagrama rodo, kad išreikštų genų, turinčių aleliui specifinį DNR intratumor heterogeniškumą, procentas koreliuoja su išreikštų genų, turinčių aleliui specifinį RNR intratumor heterogeniškumą, procentu. Į šią analizę buvo įtraukti tik 43 navikai, dėl kurių suporavome kelių mėginių egzomų sekos ir kelių mėginių RNR sekos nustatymo duomenis. d, Pavienių haploidinių kopijų paplitimas WGD navikuose. Viso genomo diagrama, rodanti vienos haploidinės kopijos praradimo dažnį WGD navikuose citobandos lygiu. Kloninis praradimas vienai haploidinei kopijai rodomas pilkai. Subkloninis vienos haploidinės kopijos praradimas rodomas oranžine spalva. Ištisinė juoda linija rodo bendrą vienos haploidinės kopijos praradimo dažnį, įskaitant kloninius ir subkloninius įvykius. HLA LOH nerodomas, nes naudojant LOHHLA bioinformatikos įrankį galima analizuoti tik mūsų kohortos egzomų sekos nustatymo pogrupį (žr. Metodai, „HLA LOH aptikimas“). e, LOH paplitimas WGD navikuose. Šis viso genomo grafikas citobandos lygiu rodo navikų, turinčių LOH, proporciją. Ištisinė juoda linija rodo bendrą navikų, turinčių subkloninį arba kloninį LOH, proporciją, o geltonas atspalvis rodo WGD turinčių navikų dalį kohortoje, kurioje šiose citojuostose buvo subkloninis LOH. Brūkšninės pilkos linijos žymi sienas tarp atskirų chromosomų. f, HLA LOH paplitimas tarp navikų tipų. Kiekvienam naviko tipui nurodome navikų, kuriuose buvo pastebėtas HLA LOH, skaičių ir proporciją. Tamsiai pilkos ir oranžinės juostos rodo navikus, kuriems HLA LOH buvo stebimas kloniškai arba subkloniškai, atitinkamai šviesiai pilkos juostos rodo navikus, kuriems nebuvo pastebėta HLA LOH.

Išplėstiniai duomenys 10 pav. SCNA metastazavusiuose mėginiuose.

a, Beeswarm diagrama, nurodanti bendrą genomo dalį, kurią paveikė kloninės arba subkloninės SCNA pirminiuose naviko mėginiuose (raudonuose taškuose) arba metastazavusiuose mėginiuose (mėlyni taškai). Juodos juostos rodo pasiskirstymo medianą. Dvipusis nesuporuotas studentas tŠiam palyginimui buvo naudojamas testas P rodoma vertė ir efekto dydis (-iai). b, SCNA paveikto genomo procentinės dalies skirtumas tarp suporuotų metastazavusių ir pirminių navikų mėginių (n = 152). Krioklio diagrama rodo, ar didesnę ar mažesnę genomo dalį paveikė bendri SCNA pirminiame arba metastazavusiame (-iuose) navikų mėginyje (-iuose) su bent vienu pirminiu naviko mėginiu ir bent vienu metastazavusiu mėginiu. Violetinės juostos rodo, kad didesnę genomo dalį paveikė bendras metastazavusio mėginio SCNA, o rožinės juostos rodo, kad didesnę dalį paveikė pirminis naviko mėginys. Dvipusis suporuotas studentas tŠiam palyginimui buvo naudojamas testas. c, Beeswarm diagramos, nurodančios kiekvieno pirminio naviko ir metastazavusio mėginio genomo dalį, kurią paveikė SCNA. Tai tie patys mėginiai, įtraukti į analizę a. Juodos juostos rodo pasiskirstymo medianą. Dvipusis nesuporuotas studentas t- kiekvienam palyginimui buvo naudojami testai P vertės nurodytos kiekvieno sklypo viršuje. d, Beeswarm diagramos, nurodančios kiekvieno pirminio naviko ir metastazavusio mėginio SCNA dalį, kuri yra subkloninė. Tai tie patys mėginiai, įtraukti į analizę a. Juodos juostos rodo pasiskirstymo medianą. Dvipusis nesuporuotas studentas t- kiekvienam palyginimui buvo naudojami testai P vertės nurodytos kiekvieno sklypo viršuje. e, Bendras ir privatus pirminis navikas ir metastazavęs LOH. Juostos diagramos, atskirtos pagal naviko tipą, kiekviena sukrauta juosta, vaizduojanti LOH, identifikuotą viename naviko mėginyje su pirminiu naviku ir metastazavusiais mėginiais. Kiekviena juosta yra nuspalvinta pagal tame navike identifikuotą LOH dalį, kuri pasidalija pirminiam navikui ir metastazavusiam mėginiui (mėlyna), LOH, esančio tik pirminiuose naviko mėginiuose (žalia) arba LOH, esančio tik metastazavusiuose mėginiuose, dalį. pavyzdžiai (raudona). Pilkos horizontalios linijos rodo LOH dalies, pasidalijusios tarp pirminio naviko ir metastazavusių mėginių, kiekvieno naviko tipo vidutinę vertę. fi, Chromosomų rankos lygio įvykiai, praturtinti metastazavusiais mėginiais. Mes įtraukėme tik keturis navikų tipus su >10 navikų su suporuotais pirminiais naviko ir metastazavusiais mėginiais: LUAD (f), ER + krūties vėžys (g), HER2 + krūties vėžys (h) ir KIRC (i). Kiekviename skydelyje yra visos chromosomų rankos. Juostos diagramos rodo auglių, turinčių rankos lygio SCNA, skaičių kiekviename naviko tipe. Juostų spalva rodo, ar tas rankos lygio įvykis buvo praturtintas, išeikvotas arba išlaikytas metastazavusiame mėginyje, palyginti su atitinkamu pirminiu naviko mėginiu iš to paties paciento ligos. Juostos, nukreiptos į dešinę, rodo stiprinimo SCNA juostos, nukreiptos į kairę, reiškia praradimo SCNA. Stačiakampiai blokai tarp juostų diagramų rodo, ar rankos lygio įvykiai buvo pasikartojantys įvykiai. Oranžiniai blokai žymi pasikartojančius subkloninius įvykius. Pilki blokai reiškia pasikartojančius kloninius įvykius, kurie iš dalies yra pilki, o iš dalies oranžiniai – įvykius, kurie kloniškai ir subkloniškai pasikartoja. Žvaigždutės rodo, ar rankos lygio įvykis yra reikšmingai praturtintas metastazavusiais mėginiais atliekant kombinuotą porinį (dvipusis binominis testas) ir nesuporuotas (lygios arba nurodytos proporcijos testas) pirminėje naviko ir metastazavimo analizėje.