Адамның экологиялық генетикасы – мекен орта факторларының тұқым қуалаушылыққа тигізетін  әсерлерін зерттейді. Орта факторлары генотип құрылымына және қызметіне екі түрлі әсер етуі мүмкін:

1. Арнайы (спецификалық)факторларының ағзаға әсер етуі салдарынан белгілі бір аллельдер әрекетінің байқалуының өзгеруі;
2. Даралардың және популяциялардың генетикалық материалдарының өзгеруі;

Бірінші типті әсерлер жеке адамдар деңгейінде патологиялық  реакциялардың (аурулардың), ал популяциялық деңгейде ортаға жақсы не нашар бейімделуі (адаптациялануы, жерсінуі) күцінде байқалуы мүмкін.

Орта факторлары әсерлерінен патологиялық аллельдердің фенотиптік байқалуын экогенетикалық реакциялар немесе экогентикалық аурулар деп атайды.

Екінші типті әсерлерге- қоршаған орта факторлары индукциялаған мутациялық құбылыс пен сұрыптауды жатқызамыз. Бұл екі құбылыс адамдардың тұқым қуалайтын өзгергіштігінің қарқынының жеке дара және популяциялық деңгейлерде айтарлықтай жоғарылауына алып келеді.

Адамның экологиялық генетикасыныі негізі болып эволюция құбылысының жалпыбиологиялық заңдылықтары саналады. Генотиптердің өзгеруі ағзалардың (популяцияның) фенотипінің өзгеруіне алып келеді, ал сұрыптау бірегей популяция генофондын қалыптастырады. Демек, бір биологиялық түрдің,сол сияқты адамдардың, эволюциясы- оның генотиптерінің эволюциясы болып табылады.

Эволюция құбылысының негізі болып саналатын өзгергіштіктің бірден-бір көзі мутациялар. Биологиялық түрлердің маңызды және тұрақты сипаттамаларының бірі- нақтылы орта жағдайларында олардың мутациялық құбылысының тұрақты және оптималбды деңгейде болуы.

Тұқым қуалаушылық ерекшеліктеріне қарай қоршаған орта популяцияларының не даралар тобының сұрыпталуына, тірі қалуына, «гүлденіп» дамуына алып келеді. Биологиялық тұрақты түрлерде мутациялық құбылыс пен сұрыптау арасында үнемі тепе-теңдік байқалып тұрады.

Адам эволюциясы барысында оның мекен ортасы (климат, қорек, от, киім, мекн-жай т.б.) үнемі өзгеріп отырған. Бұл өзгерістерге адам ағзасы бір жағынан кең көлемді реакция нормасы арқасында, екінші жағынан генотиптерінің өзгеруі нәтижесінде бірте-бірте жайлап бейімделіп келген. Мұның бәрі жүз мыңдаған жылдар бойына адамның биологиялық болмысын қалыптастырып, адамның қоршаған ортаға жеткілікті дәрежеде бейімделуіне алып келді.

Қазіргі кезде адамның тіршілік ортасы тез қарқынмен және кең көлемде өзгеруде,ал адамның тұқым қуалаушылығы, популяциялық деңгейде, осыншама тез өзгере алмайды. Сондықтан да қазіргі кезде адам популяцияларында мутациялық құбылыс пен сұрыптау деңгейі едәуір жоғарылады.

Эволюция барысында адам популяцияларында үнемі байұалып отыратын мутациялық, генетикалық-автоматтық (гендердің дрейфі) құбылыс және сұрыптау салдарынан кең көлемді балансты полиморфизм қалыптасқан. Қазіргі адам популяцияларында оның көлемі өте үлкен. Мысалы, адамның антигендік, ферменттік, рецепторлық және басқа да молекулалық- биохимиялық қасиетін анықтайтын гендердің кем дегенде 25%, яғни 12 000 гені, екі не одан да көп аллельдерден тұратын полиморфтық жүйе тұрінде кездеседі, демек жеке генотиптер вариациясы 25 000 тең. Мұндай көптүрліліктің қаншалықты үлкендігіне көз жеткізу үшін мынаны ескергенжөн: тек 25 полиморфты жүйенің нұсқалары бүкіл жер шарын мекендейтін адамдар санына тең (6 миллиаррдтан астам) әр түрлі жеке генотиптерді пайда етер еді.

Адамның ферменттік жүйелерінің, тасымалдаушы ақуыздарының, антигендерінің және жасуша рецепторларының көптеген варияциялары ағзадағы химиялық заттардың метаболизмдерінің, биологиялық агенттерге не физикалық факторларға кері жауап реакцияларының зерттеу объекттері болып саналады.

Адам экогенетикасы XX ғасырдың 50 жылдарынан бастап дамып келеді. Бұл жылдары адам ағзасында кейбір ферменттердің жетіспеушілігі салдарынан дәрі-дәрмектерге қарсы тұқым қуалайтын патологиялық реакциялар байқалған.

1962 жылы канадалық ғалым В. Калоу алғашқылардың бірі болып адамдарда байқалатын дәрі- дәрмектердің қосалқы реакцияларының себебі- олардың генетикалық айырмашылықтары болуы мүмкін дегне пікірді айтқан. Ол гендердің полиморфтық эффектерімен адам ағзасының өнеркәсіптің әртүрлі лас заттарына (токсиндер) деген сезімталдық арасында байланыстардың болатынын анықтаған және биохимиялық индикаторларды өнеркәсіп мекемелерінің қызметкерлерінің химиялық заттарға сезімталдығын болжау үшін қолдануды ұсынды.

1971 жылы Ж.К.Бревер ағзаның дәрі- дәрмектер әсерлерінен туындайтын реакцияларының генетикалық өзгергіштігін қоршаған ортаның әртүрлі факторларымен байланыстырып, экогенетика тұжырымдамасын қалыптастырды. Кейін бұл тұжырымды әртүрлі елдердің ғалымдары- А. Мотульский, Неберт (АҚШ), А. Долий, Д. Стрендж (Ұлы Британия), Я. Сейдегард (Швеция), И. Руте, Ф. Фогель (Германия), Е. Тойоли (Италия) т.б., әрі қарай дамытып келеді.

Адам экогенетикасын зерттеулер соңғы жылдары адамның мекен ортасының «жаңа», бұрын кездеспеген факторлармен (дәрі-дәрмектер, пестицидтер, тамақ қоспалары т.б.) ластануы нәтижесінде жеделдетеді. Бұрын адамдар бұл заттармен тіпті жанаспаған, сондықтан да бұл заттарға қарсы сұрыптау болмаған. Кейбір аллельдер гендердің дрейфі не басқа да себептер нәтижесінде популяцияда жинақталуы мүмкін, бірақ олар ұзақ уақыт «үнсіз» күйде бьлып фенотиптік байқалмайтын. Ал жаңа жағдайларда олар активтеніп фенотиптік байқалуын көрсетуі мүмкін.

Бұрын «үнсіз» күйде болып келген гендердің жаңа экологиялық факторлар әсерінен активтенуін- факторлардың экогенетикалық әсері деп атайды.

Ағзаның экогенетикалық реакцияларының көптүрлілігінің бірден- бір көзі болып төмендегілер саналады:

• Биотрансформация үдерісіне қатынасатын метаболизм гендерінің полиморфтық эффекттері;
• Кейде индуктор, кейде ингибитор не субстрат болып табылатын қоршаған орта факторлары;
• Күнделікті жүзеге асатын «қоршаған орта-гендер», «ген-ген» арасындағы көптегн әрекеттесулер формалары.

Осы әрекеттесулер және факторлар әсерлерінің көптүрлілігін зерттеу – экогенетика ғылымының міндеті болып табылады.

Қазіргі кезде ағзалардың орта факторлары әсерлеріне тұқым қуалайтын реакциялары тек қана дәрі-дәрмектерге емес, сол сияқты физикалық факторларға, тамақтарға, әсіресе тамақтарға қосылатын өоспаларға, атмосфера ластануына, кәсіби зиянды факторларға да байқалған.

Экогенетикалық аурулардың қалыптасуының популяциялық-генетикалық тетіктері. активтенеді.                                                          Сыртқы орта факторларының әрекеттеріне ағзаның генетикалық реакцияларының ерекшеліктерін клиникалық- генеологиялық, егіздерді зерттеу немесе популяциялық- статистикалық әдістер арқылы анықтауға болады.

  1.2.Сыртқы орта факторларының әрекеттеріне ағзаның тұқым қуалайтын патологиялық         реакцияларының                      қалыптастыру тетіктері.                                                                         Ағзаның орта факторлары әсерлеріне өте жоғары сезімтал болуының негізі болып кейбір арнайы (спецификалық) мутациялар саналады. Ортаның зиянды факторлары барлық адамдарды зақымдамай, тек кейбір, осы мутацияларға генетикалық бейімді ағзаларды ғана зақымдайды. Адам ағзасына енген химиялық қосылыстар метоболизмінің (биотрансформациясының) генетикалық тұрғыдан бақыланатыны (басқарылатыны) белгілі.

Адам ағзасына күнделікті енетін заттар – ас-су құрамындағы әртүрлі заттар, дәрі-дәрмектер, түтіндер (темекі түтіні), шаң-тозаңдар және ауа құрамындағы түрліше газдар, тіпті күн сәулесі- метаболизм ферменттерінің қатысуымен жасушаларда биотрансформацияланады.

Биотрансформация– 700-ге жуық реакциялардан тұратын өте күрделі үдеріс. Оның III-фазасын ажыратады. Биотрансформацияның I-фазасында ағзаға енген экзогендік молекулалар цитохром 450 (СУР-450) қатынасуымен, монооксигенация реакциясы нәтижесінде активтенеді. Осының нәтижесінде көптеген аралық улы өнімдер түзіледі. Ал, биотрансформацияның ІІ-фазасында аралық улы өнімдер залалсызданады.

Егер биотрансформацияның I- және ІІ-фазасы үдерістері арасындағы тепе-теңділік сақталса ағза бірқалыпты тіршілік етеді, ал егер I фаза реакциялары өте белсенді не ІІ-фазада заттардың залалсыздануы жеткіліксіз болса, яғни тепе-теңділік бүзылса, жасушада аралық улы өнімдер (эңдогендік еркін радикалдар) көптеп түзіліп, жинақталып оксидативтік стрессті қоздырады. Нәтижесінде жасуша тез қартайып өледі.

Осылайша, улы молекулалардың көптеп түзілуі ағзаны жасуша және ұлпа деңгейлерінде улап, қоршаған орта факторларының әсерлерінен ағзаның ауру тәуекелділігінің күшеюіне (өкпенің, көкіректің, аталық бездің, тоқ ішектің т.б. ісік ауруларының дамуына) және дәрі-дәрмектерге деген қосалқы реакциялардың қадынтасуына алып келеді.

Биотрансформацияның негізгі принциптері (Барановадан, 2007)

Оксидативтік стресс – мембрана липидтерінің асқынтотықты тотығуының бұзылуына алып келетін тізбекті реакциялар салдары болыл табылады. Биотрансформацияньң I фазасында түзілетін эндогендік еркін радикалдар өте қауіпті молекулалар болып табылады және олар жасушаны белсенді «шабуылдап», мембрана липидтерінің асқынтотықты тотығуын бұзып, мембраналарда саңылаулар пайда етеді. Нәтижесінде жасушаішілік қысым төмеңдеп гомеостаз озгереді.

Бұдан басқа, оксидативтік стресс жасушалардың қартаюын тездетеді де олардың ерте өліп қалуына алып келеді. Ұлпалық деңгейде ұлпалардың қалыпты биохимиясы бұзылады.

Осының бәрі қоршаған орта факторлары әсерлерінен дамитын аурулардың және ағзаның қартаюының басты себебі оксидативтік стресс екендігін керсетеді.

Кейбір ғалымдар биотрансформацияның III-фазасын-метаболизм өнімдерінің ағзадан шығарылу (элиминация) фазасын ажыратады. Бұл фаза негізінен шығару гендерінің — МДК қатынасуымен жүзеге асады.

Биотрансформация реакциялары не бәрі 50 шақты гендердің қатынасуымен жүреді. Бірақ, бүл гендердің бәрі өте күшті полиморфты жүйе болып табылады, мысалы кейбір цитохром гендерінің СУР 2Д6 60-ка, NАТ2 генінің 20-ға жуық әртүрлі аллельдері белгілі.

Биотрансформацияның 1-фазасы (активтену) цитохром 450 (СУР450), ал ІІ-фазасы (залалсыздану)- глютатион S-трансфераза (GSТ) және N – ацетилтрансфераза гендерінің өнімдері арқылы жүзеге асады.

І-фаза гендері

СУР 1А1 гені 15 хромосоманың 15q22q-24 локусында орналаскан. Ол І-фазада темекі түтіні әсерінен активтенеді. Оның кодтайтын ферменті СУР1А2 полициклдық ароматтық көмірсулардың алмасуын катализдейді. Осы ферменттің жеңіл индукцияланатын формасы темекі тартушылар арасында өкпе рагының дамуының тәуекелділігінін жоғары болуымен сипатталды. Бұл геннің еуропа популяцияларындағы орташа жиілігі 10%-ға жуық.

СУР 1А2 гені 15 хромосоманың 15q22-qtег. локусында орналасқан және адамдардың бауыр жасушаларындағы барлық цитохром 450-дің 10-15% құрайды. Ол көптеген ксенобиотиктердің -ароматтық және гетероциклдық аминдердің, нитроароматтык қосылыстардың, микотоксиндердің, эстрогендердің және кейбір дәрі-дәрмектердің (фенацетин, ацетоминофан, кофеин т.б.) метаболизмінің активтенуіне қатьсады.

СУР 1А2-нің жеңіл индукцияланатын формасы тоқ ішек, қуық рагының тәуекелділігін жоғарылатады, әсіресе темекі түтінімен, қуырылған еттермен қосылса.

СУР 2Д6 — гені 22 хромосоманың 22q13.1 локусында орналасқан. Бұл ген негізгі фармакогенетикалык маркер болып табылады. Оның полиморфтық эффекті 30-ға жуық дэрі-дәрмектердің және қоршаған ортаның химиялық өнімдерінің (бета-адреноблокаторлардың, трициклдық антидепрессанттардың, антиаритмиялық, антигипертензиялық препараттардың) және нейромедиаторлардың (дофамин) метаболизміне

әсер етеді. СУР 2Д6 белсенділігі төмен («баяу метаболизаторлар-РМ») не жоғары («жедел метабалайзер-ЕМ») күйінде болуы мүмкін. Бүл геннің еуропа популяцияларындағы жиілігі – 5-10%, азиаттарда 1-2%.

СУР 2С19-гені 10 хромосоманың 10q24.1-q24 локусында орналасқан жэне дэрі-дәрмектер метаболизмінде маңызды рөл атқарады. Ген өнімі-S-мефенитоингидроксилаза – тырысуға қарсы қолданылатын дәрі-дәрмектер, протондық сорғыш ингибиторы (омепрозол) және кейбір барбитураттардың метаболизміне қатынасады.

Баяу метаболайзерлер жиілігі Шығыс халықтары арасында 13-23%, ал еуропалықгар популяцияларънда 5%.

ІІ-фаза гендері

GSТМ1 (глутатион-S-трансфераза) гені – 1 хромосоманың 1р1З локусында орналасқан. Ол тотыққан липидтердің, ДНҚ, катехол өнімдерінің кейбір электрофильдік қосылыстарын залалсыздандыратын II- фазаның GSТМ 1 ферментінің белсенділігін айқындайды.

GSТМ 1 гені – полиморфты ген. Оның «О» аллелінің гомозиготасы

GSТМ 1 ферментінің белсенділігін бұзады жоне қоршаған орта факторларының әсерінен өкпе, қуық, тоқ ішек рагының даму тәуекелділігін салыстырмалы жоғарылатады.

GSТМ 1 0/0 генінің еуропа популяцияларындағы жиілігі 40-50 % жуық.

NАТ-2 (N-ацетилтрансфераза 2) гені -биотрансформацияның II-фазасының ацетилдеу үдерісін қалыптастырады. Ацетилдеу полиморфизмі осыдан 50 жыл бүрын анықталған және фармакогенетикалық зерттеулердің алғашқыларының бірі болып табылады.

NАТ-2 полиморфтық ген, оның 20-ға жуық аллельдері белгілі. Бұл геннің полиморфтық эффектінің баяу, жедел және өте жедел ацетилдеу сияқты фенотиптері белгілі.

NАТ-2 кептегсн ксенобиотиктердің, оның ішінде ароматтық және гетероциклдық аминдердің активтену/активтенсіздену реакцияларына’ қатынасады. NАТ-2-нің полиморфтық эффекттері зәр шығару жолдарының, қуықтың, сүт безінің, бас және мойын, өкпе, тоқ және тік ішектің қатерлі ісіктеріне және дәрі-дәрмек метаболизміне деген сезімталдықтың өзгеруіне айтарлықтай әсер етеді.

NАТ-2-нің баяу ацетилдеушілері (NАТ2 SА) және жедел ацетилдеушілер (NАТ2 RА) ара қатынасының жиілігі әр түрлі популяцияларда түрліше болады. Орталық Еуропа жэне Солтүстік Америка популяцияларында NАТ 2SА жиілігі 65-70%, ал Қытай және Жапонияда 32-40%.

RS (ренин-ангиотензин — альдестерон жүйесі) гені – 17 хромосоманың17q23 локусында орналасқан, оның өнімі – ангиотензин айналдырушы фермент – (АПФ ангиотензинпревращающий фермент) ангиотензин І-дің ангиотензин II—ге айналуы және брадикининнің кининге ыдырау реакцияларына қатынасады.

Осы геннің полиморфты эффекттері көпшілік жағдайларда  «қоршаған орта -ген» әрекеттесулері арқылы дамып жүрек кантамырлары ауруының, миокард икфарктының, жүректің сол жақ қарыншасының гипертрофиясы, гипертензиясы және бүйрек қызметінің жетіспеушіліктерінің даму тәуекелділігін жоғарылататыны белгілі.

Ген өнімі – АСЕ ферментінің ен белсенді генотипі АСЕ ДД жиілігі әр түрлі еуропа популяциясында 13% көлемінде болады.

1.3. Атмосфераның ластануы

Автокөліктерден, көптеген зауыт, фабрикалардан бөлініп  шыққан газдармен және басқа да өнімдермен атмосфераның ластануы әлемдік көлемдегі гигиеналық проблемаға айналып отырғаны белгілі. Химиялық қосылыстар және шаңдар ағзаға өкпе, тері, кілегейлі қабыкша т.с. арқылы еніп, онда әр түрлі реакцияларды тудырады. Олардың кейбіреулерімен адам үнемі жанасып жүрсе, кейбіреулерімен сирек кездеседі. Ағзаның тұқым қуалайтын реакцияларының ңұсқалары кез келген факторлар әсерінен пайда болады.

Атмосфераның ластануы салдарынан ағзаның реакциясын тудыратын мутациялардың бірі –  α 1 – антитрипсиннің жетіспеушілігі болып табылады. Қан плазмасының бұл ақуызын протеиназ ингибиторы деп те атайды. Қалыпты жағдайда оның концентрациясы екі қабат әйелдерде және қабыну кезінде жоғарылайды. Осы акуыздың генетикалық нұсқалары көптеген популяцияларда байқалған. Оның жетіспеушілігі Z аллелі (рецессивті белгі) арқылы анықталады. ZZ — гомозигота жиілігі еуропоидтарда 0,05%, гетерозиготалар (МZ; SZ) жиілігі — 4,5%. Тұқым қуалайтын протеиназ ингибиторы жетіспеушілігі кездесетін адамдар гомозиготалы (ZZ) болса, созылмалы қабынуға және өкпе эмфиземасына бейім болып келеді. Ғалымдардың болжауынша антитрипсин жүйесі ағзада қабыну құбылыстарының дамуын тежеуде маңызды рөл атқарады. Өкпе ұлпаларының болар-болмас зақымдануы (қабыну, микроциркуляцияның бұзылуы) нәтижесінде ыдыратушы (протеолиздеуші) ферменттер зақымданған учаскені бұза бастайды. Қалыпты жағдайда протеиназ ферменті синтезделіп, ыдыратушы (протеолиздеуші) ферменттердің әсерлерін жояды да өкпе ұлпасының бұзылыстары тоқталады. Ал, протеиназ ингибиторы өнімінің жетіспеушілігі (мутантты генотип) ыдыратушы (протеолиздеуші) ферменттердің өкпенің зақымданған учаскелерін бұзып өкпеде көптеген тесіктердің дамуына алып келеді. Темекі тарту, ауаның ластануы эмфиземаның дамуын едәуір тездетеді.

Адамның мекен ортасында көмірсутектер, оның ішінде полициклдік көмірсутектер көптеп кездеседі. Олар ағзада арилгидрокарбонгидроксила-замен гидроксидденгеннен кейін белсенді эпоксидтерге айналады, Ал, эпоксидтер канцерогендік заттарға жатады. Адамда осы ферменттің (арилгидрокарбон – гидроксилаза) синтезделуінің индукциялануының көптеген вариациялары белгілі. Мысалы, фермент көп мөлшерде синтезделетін адамдарды — доминантты гомозиготалар, орташа және аз мөлшерде синтезделетіндерді — гетерозиготалылар және рецессивті гомозиготалылар деп қарастыру керек. Өкпе ісігімен ауыратын адамдардың 30% ферменттің көп синтезделінетін тобына жатады, ал популяцияда бұл белгі сирек кездеседі. Ондай адамдарға темекіні тартудың және кәсіби қызметіңде көмірсутектермен жанасудың өте қауіпті екенін түсіндіру қажет.

Сол сияқты, қуықтың зілді ісігіне генетикалық бейімділік те белгілі болды. Ол бауырдың N-ацетилтрансфераза генінің мутациясымен байланысты. Осы ферменттің қатынасуымен ксенобиотиктер (зиянды жат заттар) ацетилденіп (зиянсызданып) ағзадан сыртқа шығарылады. Ксенобиотиктердің ацетилдену жылдамдығына қарай 3 түрлі фенотипті ажыратады: тез ацетилдеушілер(қалыпты аллель бойынша гомозиготалылар), баяу ацетилдеушілер (мутантты аллель бойынша гомозиготалылар) және орташа ацетилдеушілер (аралық формасы) гетерозиготалылар.

1.4. Тамақтар және тамаққа қосатын заттар

Генетикалық сезімтал адамдарда кейбір тамақ түрлері қолайсыз реакцияларды тудыруы мүмкін. Мысалы, лактозаны көтере алмау. Осындай кемістігі бар адамдарда сүт және сүт өнімдерін пайдаланғаннан кейін асқорыту жолының «дискомфорты» және іштің өтуі байқалады. Бұл кемістіктің себебі — ішекте лактозаны (сүт қанты) ыдырататын ферменттің синтезделмеуі не жетіспеушілігі болып саналады. Осының нәтижесіңде шіріту микрофлорасының көбеюіне қолайлы жағдай туады. Бұл геннің мутантты формалары шығыс халықтарында кең таралған (жиілігі 95—100%), америка негрлері мен үндістерінде (70— 75%), ал европоидтарда – 5-10%.

Сыр (ірімшік) құрамында кездесетін катехоламиндер кейбір ағзаларда бас сақинасы (мигрень) ауруын тудырады. Бұл тираминнің нашар конъюгациялануымен байланысты. Осы ауруды тудыратын тағы бір тамақ (азық) түрі – шоколад. Мұнда моноаминоксидаза ферментінің активтігі төмен болады.

Адамдардың алкогольге деген арнайы (спецификалық) реакциялар да белгілі. Кейбір адамдарда алкогольді өте аз мөлшерде кабылдаудың өзі беттің тез қызарып, жүрек соғуын жиілетеді (тахикардия), асқазаны бүріп ауырады, бұлшықеттің босаңсуы т.б. улану белгілері байқалады. Ағзаньң бұл реакциясы спиртті ыдыратушы екі ферменттің нұсқаларына байланысты: 1) бауырдың алкогольдегидрогеназа гендеріне – оның 3 аллелі белгілі (АДН-1, АДН-2, АДН-3); 2) альдегиддегидрогеназа гендеріне – оның 2 аллелі белгілі (АLДН-1, АLДН-2). Жоғарыда келтірілген алкогольдің болар-болпас дозасына деген ағза реакциясы АLДН-1 аллелінің гетерозиготалы күйіне байланысты дамиды.

1.5. Физикалық факторлар және металдардан улану

Адамдардың суыққа, ыстыққа және күн сәулесі әсерлеріне сезімталдығының түрліше болатындығы белгілі болғанымен, бұл реакциялардың генетикалық механизмдері әлі толық зерттелмеген. Дегенмен, суықтың әсеріне әр түрлі нәсілдердің реакциясы түрліше болатындығы аньқталған, мысалы: негрлер, кавказ нәсілдеріне қарағаңда суыққа өте сезімтал келеді. Мүны оларда жылуды өткізу және қан тамырларының кеңею деңгейлері түрліше болуымен түсіндіреді. Ультракүлгін сәуленің әсерлеріне адамдардың жекелей және нәсілдік реакцияларының ерекшеліктері анықталған. Оған мысал ретінде -пигменттік ксеродерма ауруының дамуын келтіруге болады. Бұл ауру аутосомды – рецессивті жолмен тұқым қуалайды, мұнда күн сәулесінің әсерінен тері күйіп, жаралар пайда болады да терінің зілді ісігіне айналады. Пигменттік ксеродерма ауруында ДНҚ молекуласының бұзылыстарын жөңдеуші репарациялық жүйе зақымданады, яғни ДНҚ репарациясына қатысатын  бірнеше  локустардың (экзонуклеаза, эндонуклеаза, полимеразалар, лигазалар т.б.) мутацияларына байланысты.

Адамдардың ауыр металлдар (қорғасын, сынап, кадмий, т.б.) тұздарына сезімталдығының түрліше болатындығы аныкталды. Мысалы, сынаптың органиқалық қосылыстарымен уланған адамарда түрліше дәрежеде нейро-психикалық бұзылыстар байқалған.

Қорғасын мөлшерінің «улы» болмай–ақ, жай көтеріңкі деңгейінің өзі жас балаларда «беймаза» мінез-қүлықтың дамуының себебі болуы мүмкін.

1.6. Экологиялық генетиканың проблемалары.

Клеткадағы тұқым қуалайтын материалды өзгеріске ұшырататын бірнеше факторлардың, улы заттардың және әртүрлі зиянды өкілдердің анықталуына, индукциялық мутагенез процесінің ашылуы себеп болды.

Ғылыми-техникалық революцияның дамуы адамзаттың алдына қоршаған ортаның ұзаққа созылған, қайтымсыз өзгеру проблемасын туғызды. Оларға ормандардың көлемінің азаюы, өзен, теңіз, мұхит суларының және атмосферамен топырақтың ластануы жатады. Осындай шаруашылық әрекеттің жағымсыз салдары жалпылама сипат алды. Олар көптеген аймақтарда (мемлекеттер мен континенттерде) экологиялық тепе-теңдікке нұқсан келтіріп, бүтіндей биосфераға қауіп төндіруде, ал адам осы биосфераның бір бөлшегі болып табылады.

Мамандардың пікірі бойынша, өткен ғасырда антропогендік ластану факторлары төмендегідей орын алған (тізімнің нөмірлері, олардың ластау қасиетіне байланысты қойылған):

1. Пестицидтер
2. Ауыр металдар
3. Көміртегі диоксиді
4. Күкірт диоксиді және оның өнімдерінің тотығуы.
   • Түрлі қосылыстар

6.7.     Мұнайлы төгілулер

6.7.     өнеркәсіптік мекемелер пайдаланған сулар

8. Қатаң қалдықтар
9. Химиялық тыңайтқыштар

10,11.  Органикалық қалдықтар

10,11.  Азот оксидтері

12. Радиоактивті қалдықтар

13,14.  Қала қоқыстары

13,14.  Атом электростанцияларының қалдықтары

15. Фотохимиялық оксиданттар
16. Ауадағы көмірсутектер
17. Көміртегі оксиді
18. Жылу қалдықтары
19. Қалалардағы шулар.

Бұл тізім қоршаған ортаға адамзаттың тигізген әсерлерін көз алдымызға елестетеді. Биосфераның ластануының салдары экологияға және адам денсаулығына ғана зиян келтіріп қоймай, оның болашақ ұрпакқа тигізетін әсері орасан қауып туғызады. Осы қауып қатерді түсінудің нәтижесінде откен ғасырдың 60-70-ші жылдары жаңа ғылым генетикалық токсикология жарык көрді (грек. «tохісоп» — у) — удың қасиетін жеке организмге әсерін зерттейтін ғылым.

Өндіріс қалдықтары және әртүрлі өндірісте кең қолданылатын заттардың (диэтилсульфат, этиленимин, β-пропилактон, радиоактивті қалдықтар, пестицидтер, инсентицид-тер, фунгицидтер, гербицидтер) қоршаған ортаны ластаушы ретіндегі генетикалық белсенділігі анықталған. Сонымен қатар адамның күнделікті өмірінде жиі кездесетін әртүрлі химиялық қосындылар мен дәрі-дәрмек, азықтық қоспалар, консерванттар және тағамға қосылатын бояулар, косметика-лық бүйымдар, кейбір шаш бояулары, аэрозольдық лактар, т.б. қажетті заттардың да генетикалық белсенділігі ашылған.

Қоршаған ортада мутагендердің көбеюі мутацияның жиілігін жоғарылатады, демек, адамзаттың генетикалық жүгін ауырлатады, ал ол өз алдына ауруларды көбейтіп, қоғамның алдында күрделі моральдық проблемалар және экономикалық ауыртпалық туғызады. Генетикалық токсикология антропогендік факторларды, ең бірінші химиялық қосылыстардың мутагендік белсенділігін зерттейді жөне олардың генетикалық белсенділігін бағалау әдістерін табумен шұғылданады. Бұл ғылым өзінің ізгі мақсаты ретінде, мутагендік әсердің деңгейінің, генетикалық қауіпінің адам тіршілігінің барлық салаларында азаюын көздейді.

Бұл сала қолданбалы ғылым ретінде мутациялық процестерді, популяциялық генетика және экологияны зерттеу негізінде пайда болды. Генетикалық токсикология эко-логиялық генетикамен тығыз байланысты және оның бір бөлімі болып табылады. Бұл ғылымдардың қауышуы, организмінің қоршаған ортаның факторларымен, әсіресе мутагендермен, сондай-ак популяциялық генетика зерттеулерінде кездеседі. Сонымен қатар, генетикалық ток-сикологияның мутагендердің таралуын шектеу мен канцерогендерді, олардың көпшілігі мутагендер, зерттеу саласында қолданбалы маңызы бар.

Мутациялық процестің механизмін білу мутагенез, репарация (қалпына келу) және рекомбинацияның (қайта құрылулар) көптеген кезеңдері бірдей екенін, оның ДНҚ репликациясымен байланысты екенін көрсетеді. Сондықтан генетикалық токсикологияның негізгі жұмыстары мутагеңдерді анықтап қана қою емес, олардың рекомбиногендік белсенділін, сондай-ақ сыртқы әсерлердің генетикалық материалдың репарация процесіне ықпалын зерттейді. Бүтіндей бұл тәсіл орта факторларының генетикалық белсенділігін анықтауға саяды. Генетикалык белсенділік танытатын факторлар үш топқа: физикалык, химиялық және биологиялық болып бөлінеді.

Мутациялық процеске радиацияның әсерін зерттегенде дозаның белгілі бір зиянсыз мөлшерінің, яғни «табалдырығының» болмайтындығы анықталды, тіпті ең аз мөлшердегі дозалар популяцияда мутацияның пайда болу ықтималдылығын жоғарылататыны анықталды.

Мутация жиілігінің жоғарылауы тек жеке организмге ғана емес, оның зардабы популяцияның генетикалық жүгін ауырлатады. Мысалы, ерлі-зайыптылардың біреу мутацияны екі есе көбейтетін радиациялық доза (1,0-1,5 Гр (Грей) 1 Гр = 100 рад) алса, онда болашақ үрпақта ауру баланың ту ылу қауіпі азғана көтеріледі (4-5% тен 5-6% дейін). Егер осындай дозаны бір аймақтың түрғындары алса, онда бір үрпақтан кейін, яғни немере үрпақтарда түқым қуатын аурулар екі еселенеді.

Жапония ғалымдары Хиросима мен Нагасакиді бомбалағаннан кейін жүргізген зерттеулерінде адамдардың қанының лейкоциттеріндегі хромосомалық аберрациялардың отыз жылдан кейінде байқалатынын көрсеткен. Аберрациялардың, яғни қайта құрылулардың, жиілігі 0,01 ден 5,0 Гр доза аралығына тығыз байланысты екені анықтаған. Аберрацияның жалпы жиілігі Нагасаки тұрғындарына қарағанда, Хиросимадағы атомдық жарылыстан зардап шеккен адамдарда жоғарырақ болған, себебі мұнда γ-сәулемен салыстырғандағы мутацияны индукциялайтын нейтрондар қоспасы көбірек болған

Келтірілген цифрлар ядролық қаруды қолданудың генетикалық зардаптарын анық көрсетеді және атом қаруын шы-ғару, оны сынаудың қаншалықты зиянды екенін ескертеді.

Айта кететін бір жай атом энергиясын соғыс мақсатында емес, бейбіт мақсаттарда қолданғандағы, апат жағдайлардың қоршаған ортаны ластауға тигізетін радиоактивтік сәулелердің генетикалық зардаптарын ескеру керектігі. Бұның өзі өндірістік және зерттеушілік атомдық реакторлардың қызметін тұрақты бақылауды қажет етеді.

Хиросима және Нагасаки атом бомбасының зардабын шеккен адамдардың хромосомалық мутациялары (Н.П. Дубинин, 1986)

Сәулелену дозасы	Зерттелген адамдар саны	Зерттслген клеткалар саны	Мутацияға үшыраған клеткалар
			Саны	%
Хиросима
Бакылау	263	24414	294	1,20
0,01-0.99	70	6459	175	2,71
1,00-1,99	37	12634	626	4,95
2,00-2,99	42	6484	615	9,48
3,00-3,99	43	3896	489	12,55
4,00-4,99	30	2869	407	14,19
5,00 жоғары	31	3222	532	16,51
Нагасаки
Бақылау	156	14748	199	1,35
0,01-0,99	57	5472	103	1,88
1,00-1,99	62	5727	96	1,68
2,00-2,99	58	5443	150	2,76
3,00-3,99	30	2753	94	3,41
4,00-4,99	21	2312	164	7,04
5,00 жоғары	16	1566	206	13,15

Тірі организмдер популяцияларына ультракүлгін сөулелерінің күшейтілген әсерінің де жағымсыз зардаптары болады. Қысқа толқынды сәулелердің (ұзындығы 280 нм дейін) мутагендік әсері белгілі, осы деңгейде нуклеин қышқылдарының қабылдау спектрі жатады. Генетикалық белсенділік сондай-ақ ұзын толқынды ультракүлгін (280-320 нм) немесе жақын ультракүлгін сәуле деп аталатын, күн сәулесі спектріне кіретін сәулеге де тән. Әдетте бұл ұзындықтағы ультракүлгін толқындар атмосфераның озон қабатымен тоқтатылады. Атмосфераның озондық қабаты кейбір техногендік әсерлерден бұзылады да, жақын ультракүлгін жарықтық атмосфераның қабатынан өтуіне мүмкіндігін тудырады, бұл өсімдіктер, жануарлар және микроорганизмдерге әсер етеді. Сонымен қатар кейбір УК-сәулелерінің өндірістік көздерінде де жақын ультракүлгін жарық болады.

Технологияның дамуы қоршаған ортаға жаңа физикалық өсер туғызады, сондықтан да ультрадыбыс, жоғары жиіліктегі электр тоғы, ауыспалы магниттік алаң т. б. генетикалық-токсикологиялық бақылауды қажет етеді. Бұл шара  дер кезінде аталған факторлардың генетикалық әсерінің зардабын алдын ала ескертуіне мүмкіндік береді.

Иондық радиация әсері генетикалық кодтың қайтымсыз өзгеруіне соқтырады, ал бұл тұқым қуатын белгілердің өзгеруін туғызады. Бұл өзгерістер сәулеленуге ұшыраған адамдардың балаларына, немерелеріне беріледі.

Өмір бойы организм әртүрлі індетті аурулар себепшілерімен — вирустармен, бактериялармен бір сөзбен айтқанда қоршаған ортаның зиянды әсерімен күреседі. Бұл қызметті иммундық жүйе атқарады, ал ол құрылымның клет-калары өте жылдам өсіп өнеді. Міне осы клеткалар иондық сәулеленудің зардабына ең бірінші тап болады. Сәулеленудің салдарынан иммуңдық клеткалар өлімі ондаған және жүздеген есе артады. Сөйтіп иммундық құрылымның зақымдануынан әртүрлі ауруларға қарсы тұру қабілетті жоғалады.

Әсіресе иондық радиацияға іштегі нәрестенің және жаңа туған балалардың иммундық құрылымы ұшырайды. Семей өңірінде жас нәрестелердің қанындағы иммундық жүйені қоддайтын клеткалардың 1,5-2 есе томен екені анықталған.

Адам организмінде орасан көп клеткалар бар. Бұл сан мөлшермен 10 триллионға тең әрбір миллион клетканың біреуі мутацияға ұшырайды, яғни рак клеткасына айналады, ал ол клеткалар жылдам өсуге бейім. Негізінде бұл мутацияға ұшыраған клеткалар иммуңдық құрылымның қызметінің арқасында жойылып, организмнен шығарылып отырады. Радиацияның әсерінен мутацияланған клеткалар саны өте көбейіп қатерлі ісіктің дамуына әкеп соғады. Ал радиацияға ұшыраған иммундық құрылым бұл дертпен күресе алмайды сөйтіп залалы ісік процесі біршама жоғарылайды.

Жапон зерттеушілері Хиросима және Нагасаки қалаларының тұрғындарында, сәулеленуден 35 жыл кейін зардап шеккендердің иммундық құрылымында жетіспеушілік болатынын анықтаған.

Семей өңірінде радиация әсерінен болатын зиянды ісік ауруларының тобында лейкоз, қанның ақ түйіршіктерінің дамымауы, кейде оны қан рагі деп атайды. Зерттеулерге сүйенсек лейкоз жиілігінің жоғарылауы ондаған жылдай, ал қатерлі істері 40 жылға дейін байқалатын көрінеді.

Ауыл шаруашылығын, тағы да басқа адам тіршілігінің қажетті салаларын химияландыру, химиялық өнеркәсіптің  дамуы, әртүрлі заттардың синтезделуін, оның ішінде өткен эволюцияда миллиондаған жылдар биосферада кездеспеген туындылардың шығуына себеп болды. Бұның өзі ең алдымен ыдырауы көпке созылатын бөгде қосылыстардың қоршаған ортаға түсуіне әкеп соқты. Алғашқы кезде зиянды насекомдармен күресу жолдарында жетістіктер байқалған мен кейін өте күрдлі проблемалар шыға бастады. XX ғасырдың 40-60 жылдары хлорлық көміртегі класына жататын инсектицид ДДТ-ны (лат. «іnsecta» — насекомдар, «саеdеге» — өлтіру) қол-дану арқылы бұл препараттың барлық жер шарына, тіпті Антарктиканың мұздарына дейін таралуына мүмкіндік туды.

Көптеген пестицидтер химиялық және биологиялық ыдырауға өте төзімді, токсикалық (улы) деңгейі өте жоғары болады. Мысал ретінде АҚШ-тың Клир-Лейк көлінде (Калифорния) сары масаны қыру үшін ДДТ-ны абайсыз қолдануды келтіруге болады. Бұл инсектицидтің концентрациясы суда 10⁶ 0,02 бөлшек, планктонда (судағы организмдер жиынтығы) — 10⁶ ға — 10, планктондармен қоректенетін балықтарда 10⁶-ға – 903, жыртқыш балықтарда 10⁶-ға 2690, балықшы құстарда – 10⁶ ға 2134 бөлшекті құраған. Сөйтіп ДДТ концентрациясы ұлғая келе қоректік тізбекте 100000 есе көбейіп осы көлдегі құстардың санына нұқсан келтірген.

Қоршаған ортада көп тараған азот қышқылы тұздары (нитраттар) биохимиялық жолдармен нитриттерге — азоттанған қышқыл тұздарға айналады, бұлардың мутагендік белсенділігі бар. Сүтқоректілердің ішек-қарынында қышқыл ортада нитриттардан және аминоқосылыстардан нитрозоқосылыстар пайда болады, ал олар супермутагендер деп аталатын зиянды класқа жатады. Осыған байланысты көптеген елдерде натрий нитриттерін ет және өсімдіктен жасалатын тағамдарға консервант ретінде қолдануға тиым салынған.

Мутагендік әсер әртүрлі атмосфераны және суды ластаушы факторлардың зардабынан болуы мүмкін, өндірістік қалдықтар, автомобильдердің пайдаланған газдары  құрамында алкилдік, сынап, қорғасын, т.б. органикалық қосылыстар болады.

Көптеген індетті аурулар қоздырғыштары генетикалық белсенділік танытады. Адамдарда шигелланы (дизентерия қоздырғышы) жұқтырғанда оның генетикалық белсенділігі байқалған (хромосомалық аберрациялардың көбеюі).

Ерекше ескерілетін жағдай мутагенездің вакцинациялаудан кейін пайда болуы. Тірі вакциналарды егу арқылы қауіпті инфекциялық аурулармен: шешек, сүзек, сарп т.б. күресу көптеген жетістіктер әкелді. Дегенмен вакцинациялаудың кең етек алуы, көптеген кісілерді қамту және қайта вакциналау мутация индукциясының каупін жоғарылатады. Хромосомалық аномалиялар саны иммунологиялық стресс (ағылш. «stress» — зорлану) салдарынан болады, мысалы, Ю.Я. Керкис терінің қайта отырғызылып оның шеттетілуі тышқандарда байқаған.

Қоршаған ортадағы әртүрлі мутагендік факторларды қарастырғанда, олардың тек қана жеке әсер етпей, бір бірімен байланыста болатынын ескеру қажет. Мысалы, табиғи улы зат афлотоксин адам организмінде мутагендік әсерін зат алмасу (метаболикалық) белсенділігі арқылы немесе оған күн сәулесінің әсер етуінен кейін көрсетеді.

Сонымен, генетикалық токсикологияның тұрақты назарын генетикалық қауыпсіздік қызыметі деп атауға болады. Бұл қызметтің басты міндеті физикалық, химиялық және биологиялық факторлардың генетикалық белсенділігінің барлығын және жаңа түрлерін анықтау болып табылады.

Қорыта келе,  адамның экологиялық генетикасы дегеніміз мекен орта факторларының тұқым қуалаушылыққа тигізетін  әсерлерін зерттейтін ғылым деп қарастыруға болады. Мен өзім экологиясы нашар қалада Семейде тұрғандықтан өз СӨЖ-ме осы тақырыпқа байланысты бірнеше мәліметтер келтірдім. Және де соңғы мәліметтерге сүйене отырып мына дерек көзін ұсынып отырмын: «Үстіміздегі жылдың 23 қыркүйе­гінде Л.Н.Гумилев атындағы Еура­зия ұлттық университетінде “Геном және қоршаған ортаның өзара байланысы, генетикалық токсико­логия” деген тақырыпқа арналған әй­гілі америкалық биолог Алек­сандр Холландердің 15-ші курсы өз жұмысын бастайды.
Бұл курс Л.Н.Гумилев атындағы Еуразия университетінің ұйымдас­тыруымен және осы оқу орнымен әріптестік ынтымақтастықтағы Қор­шаған ортаның мутагенезі жө­нін­дегі халықаралық ассоциация­сының Холландер комитетінің, Техас медициналық универси­теті­нің (Гальвестон, АҚШ) қолдауы­мен біздің елімізде бірінші рет өт­кізілуде. Осыған дейінгі Александр Холландер курстары Мексика, Ар­гентина, Оңтүстік Африка Респуб­ликасы, Египет, Бразилия, Зим­бабве, Колумбия, Қытай секілді мем­лекеттерде өткізілген еді.
Әлем бойынша 15-інші рет өтіп отырған осы Холландер курсының өтуіне Еуразия Ұлттық универси­те­тінің ғылыми жұмыс жөніндегі про­ректоры, Қазақстан Респуб­лика­сының ҰҒА академигі Р.Бер­сімбаев пен Техас университетінің про­фессоры, доктор Уильм Ау (АҚШ) жетекшілік жасауда. Біз оқи­ғаның маңызы туралы Рахмет­қажы Іскендірұлын әңгімеге тарттық.
– Бұл курстардың басты мақса­ты – қоршаған ортаның мутагене­зінің генетикасы, токсикология генетикасы және адам денсаулығын қорғау бағытындағы білімді кең тарату болып табылады.
Курстың тақырыбы біздің еліміз бен Орталық Азиядағы көптеген көкейкесті әлеуметтік, экологиялық мәселелерді қозғайды. Өндірістік және қазбамен айналысатын кәсіп­орындардың көп жылғы жұмыс­та­ры, Семей ядролық полигонындағы сынақтар, Арал теңізіндегі эколо­гия­лық жағдай, сулардың ауыр ме­талдармен, пестицидтер және басқа да органикалық қосылыстармен ластануы тек қоршаған ортаға ғана емес, сонымен қатар халықтың денсаулығына әсер ететіні түсінікті. Ал мұның генетика тақырыбына тікелей қатысы бар. Өйткені көптеген аурулар адамның ұрпақтан ұрпаққа ауысатын гендік мұрала­рының және қоршаған ортаның қатысуымен пайда болады.
Сонымен қатар қазіргі күні адам ағзасын рак ауруларының кейбір түрлерінен қорғайтын гендер де табылып отыр. Олардың қоршаған ортадағы қолайлы жағ­дайлармен қосыла келе неғұрлым тиімді әрекет ететіндігі анықталған.
Осындай тақырыптарды қозғай­тын бұл курсқа қазіргі күні эко­логиялық генетика және адам ге­нетикасының көкейкесті бағытта­рында зерттеулер жүргізіп жатқан АҚШ, Жапония, Түркия, Польша, Румыния, Чехия, Иран, Үндістан, Тайланд және Қазақстанның бел­гілі ғалымдары қатысады. Бұл жағ­дай­дың өзі елімізде аталған ғылым­ның дамуына, еліміздегі эколо­гия­лық зерттеулердің ғылыми не­гіздер бойынша жүйелі жүргізілуіне де өзіндік әсер етуі тиіс. Сон­дық­тан ол студенттеріміз үшін барын­ша пайдалы болмақ.
15-ші Александр Холландер кур­сы 2009 жылдың 23 қыркүйе­гінде сағат 10.30-да ЕҰУ-дің әкім­шілік ғимаратында (конференц-зал, Мұңайтпасов көшесі, 5) басталады. 26 қыркүйекте өз жұмысын аяқ­тай­ды. Келем деушілерге есік ашық, – деді Рахметқажы Берсімбаев».