Учёные из Института Сэнгера (Wellcome Sanger Institute) в сотрудничестве с Лондонским королевским колледжем (King’s College London) и проектом TwinsUK выяснили, что с возрастом мужчин в сперме не только накапливаются вредные мутации, но и некоторые из них получают эволюционное преимущество, распространяясь активнее других.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
Эгоистичные мутации: как сперматозоиды выбирают
Используя сверхточную технологию секвенирования NanoSeq, учёные проанализировали сперму 81 здорового мужчины в возрасте от 24 до 75 лет. Оказалось, что у мужчин в начале 30 лет около 2% сперматозоидов несут патогенные мутации, а у мужчин старше 60 лет — уже 3–5%.
Рост доли таких клеток связан не только с накоплением случайных ошибок ДНК. Исследователи выявили явление «эгоистического отбора» (selfish selection): некоторые мутации дают клеткам сперматогенеза преимущество при делении, помогая им вытеснять здоровые клетки.
«Некоторые изменения не просто выживают — они буквально процветают в яичках», — отмечает профессор Мэтт Хёрлс, директор Института Сэнгера. — «Это скрытый генетический риск, который растёт с возрастом отца».
40 генов под подозрением
Команда обнаружила 40 генов, в которых мутации особенно часто «выигрывают» в процессе образования сперматозоидов. Среди них — гены, связанные с нейроразвитием, ростом клеток и предрасположенностью к раку.
Ранее было известно лишь 13 таких генов, поэтому работа значительно расширяет понимание масштабов явления. Учёные предполагают, что не все мутации приводят к заболеваниям — часть может препятствовать оплодотворению или вызывать выкидыши.
«Мы ожидали увидеть признаки отбора, но не думали, что он настолько усиливает долю сперматозоидов с вредными мутациями», — комментирует ведущий автор исследования доктор Мэттью Невилл.
Доказательства в ДНК детей
Параллельное исследование, выполненное учёными из Гарвардской медицинской школы (Harvard Medical School) и Института Сэнгера, подтвердило те же закономерности при анализе 54 000 пар “родитель–ребёнок” и ДНК 800 000 человек.
Оказалось, что мутации, получившие преимущество в сперме, можно обнаружить и в генах потомков. Многие из них связаны с редкими врождёнными расстройствами и наследственными формами рака.
Что это значит для будущих поколений
Работа показывает, что мужская половая линия — динамичная система, где естественный отбор может способствовать распространению вредных изменений.
Исследователи надеются, что результаты помогут разработать новые методы оценки репродуктивных рисков и изучить, как образ жизни и факторы среды влияют на генетическое наследование.
«Мы привыкли думать, что половые клетки надёжно защищены от мутаций», — поясняет доктор Рахеле Рахбари, руководитель группы Института Сэнгера. — «На деле же сперматогенез — это среда, где естественный отбор способен усиливать вредные мутации».
Главное
- 🧓 У пожилых мужчин доля сперматозоидов с вредными мутациями вырастает с 2% до 5%.
- 🧬 Механизм «эгоистического отбора» даёт мутировавшим клеткам преимущество при размножении.
- 👶 Многие из таких мутаций связаны с нейроразвитиемыми расстройствами и наследственными формами рака.
- 🔬 Открытие поможет понять, как возраст отца и образ жизни влияют на здоровье будущих поколений.
Литература.
“Sperm sequencing reveals extensive positive selection in the male germline” by Matthew Neville et al. Nature
