Внутригеномные и внутриутробные конфликты у людей

редактировать

Внутригеномные и внутриутробные конфликты у людей возникают между матерями и их потомками. Теория родительских инвестиций утверждает, что родители и их дети часто конфликтуют из-за оптимальной суммы вложений, которую родитель должен предоставить. Это связано с тем, что интересы родителей не всегда совпадают с интересами потомства. Конфликт между матерью и младенцем представляет интерес из-за интенсивности материнского вклада в свое потомство. У людей матери часто вкладывают годы в заботу о своих детях из-за длительного периода развития, прежде чем дети станут самодостаточными.

Родители и их дети обычно участвуют в совместном предприятии, в котором оба выигрывают от выживания и будущего воспроизводства потомства. Однако их интересы не могут быть идентичными, потому что их гены не идентичны. Хотя и родитель, и потомство на 100% связаны друг с другом, они разделяют только 50% своих генов, что означает, что и родитель, и ребенок иногда будут конфликтовать друг с другом.

Содержание

  • 1 Внутриутробный конфликт
    • 1.1 Роль плаценты
  • 2 Геномный импринтинг
    • 2.1 Нарушения импринтинга
      • 2.1.1 Синдром Прадера-Вилли и синдром Ангельмана
      • 2.1.2 Теория родства
    • 2.2 Менопауза
  • 3 Ссылки

Внутриутробный конфликт

Конфликт между матерью и младенцем начинается во время беременности, когда организм матери должен поддерживать свое здоровье, а также обеспечивать развивающийся плод. В целом и плод, и мать имеют одинаковые эволюционные интересы в отношении того, что плод родится и родится здоровым. Однако также могут возникать конфликты между количеством питательных веществ, которые предпочитает получать плод, и количеством, которое предпочитает давать мать. Например, может возникнуть конфликт между матерью и плодом по поводу того, кто должен контролировать рост плода, при этом плод предпочтет оптимальный рост, а мать предпочтет контролировать рост плода относительно уровня доступных ей ресурсов.

Роль плаценты

плацента играет важную роль в этом конфликте, поскольку она является источником доставки питательных веществ от матери к плоду, а также получает сигналы от обоих мать и плод. Считается, что плацента играет уравновешивающую роль в конфликте между матерью и плодом и придает оптимальную приспособленность плоду, учитывая ограничения в развитии, связанные с доступностью ресурсов матери. Например, Резерфорд и Тардифф предположили, что у мартышек с переменным размером помета, пометы троек были связаны с меньшей долей плаценты каждый, предполагая, что плоды были способны повысить эффективность плаценты, возможно, за счет изменения структуры и функции плаценты, чтобы добиться дополнительных материнских ресурсов перед лицом конкуренции между плодами за ограниченные материнские ресурсы. Тем не менее, они также отмечают, что редкость успешных беременностей и отлучения от полных тройняшек предполагает, что даже при наличии внутриутробного механизма эффективности материнские механизмы могут в противном случае ограничивать энергетические инвестиции, возможно, особенно после рождения.

A Ключевое открытие, связанное как с внутриутробным, так и с внутригеномным конфликтом, заключается в том, что генотип плода может влиять на физиологию матери. Манипуляции плода с материнским эндометрием позволяют плоду получить доступ к материнской артериальной крови. Посредством этой манипуляции мать не может ограничить приток крови к плоду, не ограничивая приток крови к себе. Когда матери не могут защитить себя от изменений плода, возникают синдромы, связанные с беременностью, такие как гестационный диабет и преэклампсия. Гестационный диабет возникает, когда более высокий уровень глюкозы в крови приводит к увеличению выработки инсулина в ответ на резистентность плода к инсулину. Преэклампсия - это высокое кровяное давление, возникающее во время беременности, которое может быть результатом манипуляций с плодом, которые увеличивают кровоток.

Геномный импринтинг

Геномный импринтинг относится к различным эффектам одного и того же гена в зависимости от того, унаследован ли ген от матери или отца. В то время как большинство генов не имеют различных эффектов в зависимости от их родительского происхождения, существует небольшая подгруппа. Эти гены называются импринтированными. Импринтинг возникает, когда эффект экспрессии гена в потомстве может иметь сильное влияние на приспособленность родителей. Например, гены, которые участвуют в получении потомством ресурсов от матери, очень полезны для приспособленности отца, потому что его потомство, у которого есть гены, которые очень успешно используют ресурсы матери, вероятно, выживет и будет воспроизводиться. Кроме того, отец не несет прямых затрат на кормление грудью младенца, тогда как мать оплачивает расходы. В этом случае следует выбирать отцовскую копию этих генов, чтобы получить больше ресурсов, чем материнская копия этих генов. В настоящее время известно около 100 импринтированных генов у мышей и 50 - у людей. Некоторые импринтированные гены, по-видимому, не действуют, или, если ген явно связан с функцией, импринтированная экспрессия гена не влияет.

Как и в случае внутриутробного конфликта, геномный импринтинг считается тесно связанным с плацентой, поскольку доказательства геномного импринтинга обнаруживаются только у плацентарных млекопитающих, что приводит к гипотезе о том, что геномный импринтинг и плацентация эволюционно связаны. Показано, что экспрессия импринтированного гена является неотъемлемой частью нормального развития и функционирования плаценты. Кроме того, сеть передачи сигналов, которая выражается между плодом, плацентой и гипоталамусом матери, вероятно, является результатом совместной адаптации экспрессии генов, связанной с ростом плода и развитием мозга.

Нарушения импринтинга

Открытие феномена геномного импринтинга помогло исследователям понять основу нескольких расстройств с неясными в остальном закономерностями наследования, включая синдромы Прадера-Вилли / Ангельмана, синдром Беквита-Видеманна и синдром Сильвера-Рассела. Считается, что нарушения импринтинга связаны с аномальным метилированием ДНК, которое может включать множественные импринтированные локусы. Доказательства того, что вспомогательные репродуктивные технологии и факторы окружающей среды в период зачатия, такие как питание матери, участвуют в нарушениях, связанных с импринтингом, указывают на связь между здоровьем ооцитов и правильным развитием импринтинга.

Синдром Прадера-Вилли и синдром Ангельмана

Синдромы Прадера-Вилли и Ангельмана - это генетические расстройства, которые возникают, когда единственная копия импринтированного гена является «молчаливой» копией, а активная копия отсутствует, либо из-за делеции, либо из-за отсутствия родительского элемента. И то, и другое связано с отсутствием экспрессии гена в 15q11 – q13, где, как полагают, Прадера-Вилли отражает отсутствие отцовского гена, а синдром Ангельмана отражает отсутствие материнской копии.

В данном случае при синдроме Прадера-Вилли отцовская копия отсутствует, в то время как материнская «молчаливая» копия присутствует. Синдром Прадера-Вилли характеризуется низкой массой тела при рождении, гиперсоналентностью, низким аппетитом и плохим кормлением грудью. У ребенка обычно появляется ненасытный аппетит примерно в возрасте 1-2 лет, что обычно приводит к раннему началу ожирения. Дети с синдромом Прадера-Вилли обычно имеют пониженный рост в детстве и отсутствие полового созревания.

Теория родства

Парадигма, используемая для изучения геномного импринтинга, - это теория родства. Теория родства утверждает, что импринтинг развивается из-за конфликтов между интересами отцовских и материнских генов у младенца, особенно в отношении использования младенцем материнских ресурсов. У матерей могут быть дети от разных отцов, поэтому ожидается, что отцовские гены будут использовать материнские ресурсы в пользу роста потомства, в то время как материнские гены, как ожидается, будут ограничивать распределение материнских ресурсов для распределения ресурсов между несколькими потомками.

Согласно теории родства, возникновение синдрома Прадера-Вилли теоретически связано с отсутствием отцовского гена, и единственной копией является материнская «молчаливая» копия. В этом случае ожидается, что ребенок будет проявлять поведение, которое снижает материнские издержки в эволюционной истории. В частности, снижение реакции младенца на кормление и снижение аппетита в течение многих лет, когда ребенок будет почти полностью полагаться на грудное молоко от матери, позволит матерям распределять свои ресурсы между собой и несколькими потомками. По оценкам, кормление грудью ребенка обходится дополнительно примерно в 500 ккал в день, если во время лактации не потребляется дополнительная энергия, используются запасы тела, что делает грудное вскармливание дорогостоящим делом матери. Низкий аппетит в раннем возрасте сопровождается внезапным появлением аппетита и пищевым поведением в возрасте около 2 лет. В традиционных натуральных сообществах это соответствует возрасту, в котором дети будут отлучены от грудного молока и предложат дополнительную твердую пищу. Вероятно, что эти продукты для отлучения от груди были менее затратными для матери, чем кормление грудью, либо потому, что сбор этих продуктов был для нее менее энергетически затратным, либо она могла полагаться на социальных партнеров, которые помогли ей в сборе пищи. Таким образом, Прадер-Вилли позволяет нам увидеть роли обычно невидимых эффектов импринтинга, которые возникают в связи с наследственными родительскими конфликтами обеспечения. У типично развивающихся особей импринтированные гены, связанные с синдромом Прадера-Вилли и Ангельмана, сбалансированы в «перетягивании каната», разработанном естественным отбором. Однако, когда один из этих генов отсутствует, баланс нарушается, и эффекты приводят к фенотипам, наблюдаемым при этих нарушениях.

Менопауза

Некоторые авторы утверждали, что вариабельность в сроках начала и выражении симптомов менопаузы может представлять собой внутригеномный конфликт. Репродуктивная способность женщин заканчивается примерно в возрасте 50 лет, что примерно на два десятилетия раньше ожидаемой продолжительности жизни женщин, в том числе в сообществах, не имеющих доступа к медицинской помощи. Многие задаются вопросом, почему возникла менопауза, поскольку женщины, у которых не было менопаузы, могли бы улучшить свою физическую форму, расширив свои репродуктивные способности и родив больше детей. Гипотеза бабушки утверждает, что менопауза возникла, потому что это адаптация, которая увеличивает физическую форму женщины через инклюзивную приспособленность, которая продвигает ее гены через ее родственников, таких как ее внуки. Селективные силы, связанные с наступлением менопаузы, могут быть разными в зависимости от отцовских и материнских интересов. Экологические различия в моделях расселения по признаку пола в среде предков могут быть связаны с нынешними различиями между популяциями в отношении начала и симптоматики менопаузы. В таком случае женщины, чьи предки эволюционировали в популяциях с более низким женским предубеждением при расселении, с большей вероятностью будут испытывать более серьезные симптомы и более раннюю менопаузу, чем женщины, чьи предки эволюционировали в популяциях с более высоким женским предубеждением при расселении.

Ссылки

Последняя правка сделана 2021-05-24 05:28:43
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте