Les maladies génétiques sont une propriété inévitable de tous les êtres vivants. La plupart des maladies génétiques sont associées à des gènes hérités des organismes les plus primitifs. Des milliards d'années d'évolution n'ont rendu ni les gènes individuels ni les fonctions qu'ils remplissent plus résistants aux mutations
Chaque cellule humaine peut être comparée à une immense usine, dans laquelle plus de vingt mille gènes actifs ensemble font une cause commune. Les produits du travail des gènes - les protéines - sont utilisés à la fois dans la construction de la plante elle-même (ces protéines sont appelées structurelles) et comme outils de travail - tels que diverses enzymes impliquées dans la myriade de réactions chimiques dans les cellules. Soit dit en passant, il y a beaucoup plus d'artisans fabriquant des outils que de briqueteurs, de bétonnières et même de constructeurs.
Il existe des éléments structurels distincts dans une plante, des chefs de protéines et des contremaîtres de protéines, qui déclenchent divers processus, de nombreux systèmes qui soutiennent la vie de la plante et lui permettent de fonctionner comme prescrit par le code génétique. Si nous continuons l'analogie, alors tout l'organisme peut être imaginé comme un immense État avec une industrie diversifiée, des organismes de réglementation et des institutions, et même une grande armée de fonctionnaires.
Certes, pas un seul État dans le monde ne peut être comparé en termes de complexité de sa structure à un poisson «primitif» de la période jurassique.
En aucun cas, tous les travailleurs naissent idéaux: lors de la reproduction, des mutations apparaissent inévitablement dans les gènes. Certains ouvriers n'ont pas de main, certains ont une épine dans l'œil droit, certains sont nés avec un bossu. Tous ces défauts affectent inévitablement la qualité du produit qu'ils produisent - contrairement aux humains, les gènes ne peuvent pas passer volontairement à produire quelque chose que leurs capacités limitées ne nuisent pas.
Maladies héréditaires et maladies génétiques
un groupe de maladies résultant de dommages à l'ADN au niveau du gène. Le terme maladies génétiques est utilisé pour les maladies associées à un seul gène.
Cependant, les usines et les organismes entiers peuvent souvent continuer à fonctionner même en étant construits à partir, sous certaines conditions, de briques triangulaires - sans parler de la perte d'une fonction de signalisation dans la cellule. Dans ces cas, ils parlent de maladies congénitales. À ce jour, environ un millier et demi de gènes ont été catalogués, dont certaines mutations conduisent à divers changements phénotypiques dans l'organisme, mais permettent tout de même de naître.
Tomislav Domazet-Losho et Dietard Tautz de l'Institut Max Planck pour la biologie évolutive en Allemagne ont demandé quels gènes de l'ADN humain sont les plus sensibles à de tels changements. Où, dans quels ateliers de nos usines cellulaires travaillent les ouvriers qui produisent le plus de déchets?
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Et le plus intéressant - quelles étapes de l'évolution biologique nous ont donné le plus de gâchis?
Pour faire face à ce problème, les scientifiques ont appliqué la méthodologie de «philostratigraphie» développée par eux. Ces dernières années, les génomes d'organismes situés sur diverses branches de l'arbre évolutif ont été déchiffrés, et par la présence de gènes similaires sur différentes branches, il est devenu possible de suivre à quel niveau un gène particulier est apparu. Les données modernes permettent à Domazet-Losho et Tautz de retracer 19 de ces strates - des bactéries aux multicellulaires, en passant par les mammifères et les primates, jusqu'aux humains. Les résultats de cette analyse ont été acceptés pour publication dans Molecular Biology and Evolution; les scientifiques n'ont pas fait la distinction entre les maladies causées par des dommages à un gène et les causes polygéniques.
Différents gènes de notre corps sont apparus à différents stades d'évolution, et la plupart d'entre eux étaient présents chez les ancêtres les plus éloignés de la «couronne de la création». C'est difficile à croire, mais plus de la moitié de nos gènes étaient encore présents sous une forme ou une autre dans les organismes unicellulaires, et la plupart de cette moitié est apparue avant même l'apparition des noyaux dans les cellules. Mais l'ensemble du développement des mammifères n'a ajouté qu'environ 10% du nombre total de gènes dans notre corps.
La logique simple veut que les gènes responsables des processus cellulaires les plus élémentaires soient hérités des organismes les plus anciens. Par conséquent, leurs mutations devraient conduire à des défauts incompatibles avec la vie, et elles ne peuvent pas entrer dans la catégorie des «congénitales», ce qui suppose cette naissance même. De plus, ces gènes ont été sous l'influence du processus de sélection pendant des milliards d'années et pourraient en quelque sorte «s'installer» sous une forme pour laquelle les mutations ne sont pas si importantes.
En même temps, les gènes qui séparent les humains des singes - pas Dieu sait quelle différence dans le tableau évolutif global - ne sont pas si importants. Eh bien, qu'est-ce qui empêche une personne de naître couverte de peau ou incapable d'analyse mathématique? Et qu'est-ce qu'un million d'années par rapport à des milliards? Par conséquent, les scientifiques pensaient que parmi les gènes novices, il y aurait une plus grande proportion de ceux qui conduisent à des maladies congénitales.
Il s'est avéré que tout est tout à fait le contraire - les maladies génétiques sont plus souvent associées à des gènes anciens
Comme le montre l'analyse de près de deux mille gènes responsables de diverses maladies congénitales, nous tombons toujours malades à cause des gènes hérités de nos ancêtres les plus éloignés. Et ces innovations que la nature a d'abord mises en œuvre chez les mammifères ne conduisent presque jamais à des maladies génétiques.
En même temps, nous ne parlons pas de valeurs absolues - il y a simplement des gènes plus anciens, mais des gènes relatifs. Si sur 8 000 gènes du niveau philostratigraphique le plus ancien, un peu moins d'un millier sont associés à des maladies génétiques, alors parmi les deux mille gènes apparus sur 100 millions d'années de développement de mammifères placentaires, il y a moins d'une douzaine de tels gènes «pathogènes». Surtout, la part de ces gènes parmi ces reliques que nous avons obtenues d'organismes précellulaires et les derniers précurseurs d'organismes multicellulaires qui se sont épanouis lors de la fameuse «explosion cambrienne».
Le nombre de gènes à différents niveaux de philostratigraphie, situés horizontalement. Tous les gènes du corps humain sont représentés en bleu, les gènes associés à des maladies génétiques sont représentés en rouge et vert. Les niveaux correspondant aux pics individuels sont étiquetés. // Domazet-Loo & Tautz / Biologie moléculaire et évolution
Les auteurs ne tirent aucune conclusion sûre de leur résultat inattendu, se limitant à la remarque que les maladies héréditaires semblent être une composante inévitable de la vie elle-même. En outre, notent-ils, leurs travaux rendent encore plus obscure la fonction biologique de ces gènes apparus dans notre pays au cours des derniers millions d'années - par exemple, ceux d'un millier et demi qui sont caractéristiques des primates.
Cependant, l'œuvre a également un son pratique inhabituel. Les expériences sur les souris sont désormais considérées comme le "gold standard" dans l'étude des maladies génétiques. Mais si la plupart d'entre eux peuvent être calqués sur les nématodes et les mouches des fruits, pourquoi perdre du temps, de l'argent et des efforts à travailler avec les mammifères? Selon les auteurs, si nous ne parlons pas de fonction biologique, mais de questions purement théoriques telles que les causes des maladies géniques, il vaut mieux travailler avec les organismes modèles dans lesquels ces maladies sont apparues.
