У исландских матерей обнаружили «горячие точки» мутагенеза
Масштабное генетическое исследование исландской популяции, охватывающее полторы тысячи семей, подтвердило, что источником новых мутаций, появляющихся у детей, по большей части являются старые отцы, а не матери. Однако на этот раз ученые идентифицировали определенный тип нуклеотидных замен, преимущественно наследуемых от матерей и сосредоточенных в конкретной области генома. Исследование было проведено сотрудниками исландской компании deCODE genetics и опубликовано в Nature.
Биотехнологическая компания deCODE занимается поиском ассоциаций между генетическими вариациями и вероятностью развития заболеваний, для чего собирает медицинские и генетические данные жителей Исландии. Благодаря этой инициативе Исландия получила известность как «страна масштабного генетического эксперимента». На сегодняшний день ученые — сотрудники этой компании — полностью прочитали последовательности геномов почти 15 тысяч человек и владеют информацией о генотипах 150 тысяч жителей, что составляет половину населения страны.
В новой работе исследователи проанализировали геномы 1548 троек «отец-мать-ребенок» и проследили происхождение мутаций, которые появились в ДНК у детей de novo, то есть которых не было в соматических клетках их родителей. Всего авторы идентифицировали 108778 новых мутаций и оценили средний уровень мутагенеза de novo как 70 мутаций в поколение (обычно в среднем для человеческой популяции этот уровень оценивают в 30 мутаций).
Ученые определили происхождение 42961 новых мутаций при помощи анализа гаплотипов, то есть сравнения большого количества сцепленных с данной мутацией генетических вариантов у детей и родителей. Оказалось, что 80 процентов новых мутаций «приходят» от отца, то есть появляются в процессе развития сперматозоида, и количество новых мутаций в ДНК ребенка увеличивается с возрастом отца, в котором ребенок был зачат. Эта корреляция уже известна генетикам и объясняется тем, что предшественники сперматозоидов, в отличие от предшественников ооцитов, часто делятся, а значит, накапливают больше мутаций. Исландские исследователи в очередной раз подтвердили этот вывод на большой выборке.
Однако ученые обнаружили участок генома, где мутации преимущественно наследовались от матерей (начиная с определенного возраста). Оказалось, что в этом участке, представляющем собой 20 миллионов пар оснований на восьмой хромосоме, сосредоточено повышенное количество нуклеотидных замен типа C на G (замена цитозина на гуанин). Такие мутации появляются в результате работы системы репарации двуцепочечных разрывов — возможно, на этом участке именно в ооцитах ДНК чаще «рвется».
Это открытие подкрепляется результатами предыдущих работ, идентифицировавших некоторые гены, полиморфизмы в которых ассоциированы с матерями, например ген CSMD1 (функции белка, который он кодирует, не совсем ясны). Этот ген расположен как раз на восьмой хромосоме. Авторы обсуждаемой статьи указывают, что «горячими точками» мутагенеза являются не конкретные гены, а конкретные участки хромосомы, которые по каким-то причинам являются более «хрупкими», чем остальные.
Авторы работы утверждают, что данная корреляция для восьмой хромосомы также наблюдается у шимпанзе, но не у орангутанов. По-видимому, повышенный уровень замен в данном локусе имеет эволюционное значение и сближает современных исландцев с африканской линией человекообразных обезьян.
Исландский «генетический эксперимент» продолжается с 1996 года, когда была основана компания deCODE. Ранее мы писали, что генетики обнаружили у исландцев полиморфизмы, снижающие риск развития сердечно-сосудистых заболеваний и болезни Альцгеймера.
Они нам кажутся почти в два раза легче своего реально веса
Исследователи из Великобритании предложили людям сравнить вес их собственных ладоней и грузов, подвешенных к рукам, чтобы выяснить, насколько верно люди оценивают массу своего тела и его частей. Проведенные эксперименты показали, что испытуемые сильно занижают вес собственных кистей — в одном из экспериментов он оказался на 49,4 процента ниже, чем реальный. Результаты опубликованы в Current Biology. Когда мы берем какой-то предмет, его ощущаемый вес связан с чувством усилия — величиной двигательных команд, которые направляются мышцам. За восприятие веса самого нашего тела и его частей тоже отвечает центральная нервная система, но нет конкретных сенсорных рецепторов, которые были бы в этом задействованы. Воспринимаемый вес тела может меняться из-за усталости, анестезии и других факторов. Пациенты, перенесшие инсульт с параличом конечности, часто жалуются на то, что конечность стала тяжелее. Протезы тоже кажутся людям более тяжелыми, хотя часто весят меньше реальной руки или ноги. Элиза Ферре (Elisa R. Ferrè) из Лондонского университета и ее коллеги решили выяснить, как люди воспринимают вес собственной кисти. В трех экспериментах участвовали 60 человек. До начала испытаний каждый участник опускал кисть левой руки, опирающейся на предплечье, на 30 секунд, чтобы оценить ее вес. Затем к уже лежащей на подушке руке крепили браслет, на который подвешивали грузы разной массы. Участники должны были сказать, что ощущалось тяжелее — кисть или груз. Грузом выступали пакетики с рисом, всего их было 16 штук, а их масса составляла от 100 до 600 грамм. В экспериментах ученые использовали психофизическую лестницу. Среднюю массу кисти, согласно ранее проведенным исследованиям, ученые взяли за 400 грамм. Первый подвешенный груз отличался на 200 грамм, то есть его масса составляла 200 либо 600 грамм — в зависимости от того, была лестница нисходящей или восходящей. Массу следующего груза выбирал алгоритм: если участник считал, что груз тяжелее ладони, следующий подвешенный груз был легче, и наоборот. Так спустя какое-то количество испытаний масса грузов начинала колебаться вокруг некоторой цифры — предполагаемой (участником) массы кисти. В первом эксперименте 20 участников просто сравнивали вес кисти и вес груза. Всего с ними провели три блока по 20 испытаний. В конце эксперимента ученые измерили реальную массу кистей участников, посчитав объем вытесненной рукой воды. Средняя масса кисти составила 327,9 грамм. Участникам, однако, казалось, что их кисть весит гораздо меньше: средний ощущаемый вес кисти оказался в среднем на 49,4 процента ниже, чем реальный, — то есть кисть, по мнению испытуемых, весила менее 200 грамм (p < 0,0001). Во втором эксперименте участвовало еще 20 человек. Теперь после серии испытаний ученые попросили людей в течение десяти минут делать упражнения с ручным тренажером, чтобы их кисть устала. Усталость люди оценивали по стобалльной шкале; до начала испытаний она составляла в среднем 10 баллов, а после упражнений — 70. И до, и после упражнений участники воспринимали свои ладони более легкими, чем есть на самом деле. Однако уставшая рука казалась им немного тяжелее, и ощущаемый вес был уже на 28,8 процента ниже реального (p < 0,01), по сравнению с 43,9 процента до упражнений (p < 0,0001). В третьем эксперименте другие 20 участников пытались взвесить свою руку и мешочки с рисом, однако теперь в каждом испытании они чувствовали поочередно и вес кисти, и вес груза. Независимо от того, что они взвешивали первым, рука все равно казалось им легче, чем она есть на самом деле — в среднем на 33,4 процента (p < 0,001) Исследователи предположили, что такое искажение восприятия, возможно, помогает нам сравнивать массы двух предметов, которые мы берем в обе руки. Если один предмет весит 400 грамм, а другой 500, и к ним добавляется еще и масса самих рук (около 3 килограмм), то распознать, что тяжелее, а что легче, будет сложно. Таким образом, перцептивное «вычитание» веса собственных конечностей может улучшить восприятие веса самих предметов. Также авторы считают, что занижение ощущаемого веса тела — механизм, который помогает нервной системе модулировать активность, или, наоборот, отдых. А воспринимаемый вес предметов можно изменить в виртуальной реальности. Например, если предмет движется медленнее, чем рука, он будет казаться немного тяжелее. А еще более тяжелыми виртуальные объекты станут, если надеть на запястья вибрирующие ремешки.