Кровь: река жизни. От древних легенд до научных открытий

Это неудивительно, хотя у бактерий и нет красных клеток. Давно существовали подозрения, что антианемический фактор является витамином. Когда витамины были впервые открыты, их считали всего лишь загадочными веществами неизвестного состава, которые присутствовали в пище в малых количествах и были необходимы для поддержания здоровья человека. Сначала были известны два витамина: витамин А, растворимый в жире, но нерастворимый в воде, и витамин В, который, наоборот, растворялся только в воде. Дальнейшие исследования показали, что витамин В был на самом деле смесью многих компонентов, которая получила название витаминного комплекса В.

Различные компоненты этого комплекса стали называться витамином В₁, В₂ и так далее. Постепенно, по мере установления химической структуры разных витаминов, они все получили названия. Например, витамин В₁ стал называться тиамином, а витамин В₂ — рибофлавином.

У витаминов группы В есть одна общая черта: они необходимы для нормального химического функционирования всех известных клеток животных, растений и бактерий. Если клетка сама не может вырабатывать этот витамин, значит, она должна получать его с пищей.

Антианемический фактор вел себя как витамин В, поэтому его называли витамином В₁₂. Подобно другим витаминам В-комплекса, он нужен всем клеткам. У человека дефицит витамина В₁₂ может привести к прекращению выработки красных клеток, но это только вершина айсберга. Более серьезная опасность кроется в том, что нарушается течение химических реакций во всех клетках организма. Бактериальные клетки также страдают от дефицита витамина В₁₂, и бактерии, не способные самостоятельно вырабатывать этот витамин, при недостатке его в пище перестают расти. Если витамин В₁₂ добавлять в питательную среду, то рост бактерий возобновляется, что можно использовать для распознавания наличия антифактора.

К 1948 году с помощью нового метода были наконец выделены крошечные дозы чистого витамина В₁₂. Это было сделано почти одновременно теми же независимыми исследовательскими коллективами: «Мерк» в Америке и несколькими лабораториями в Англии.

Витамин В₁₂ оказался красным веществом. Этот цвет был необычен, и поначалу ученые были уверены, что он присутствует только у недостаточно очищенного вещества. Однако и в процессе очищения цвет витамина оставался неизменным.

Это удивило исследователей. Витамин напоминал по цвету некоторые известные соединения, содержащие кобальт (металл, сходный по свойствам с железом). Казалось, что это простое совпадение, потому что кобальт никогда не был обнаружен в веществах, выделенных из живой ткани. Тем не менее некоторое количество витамина В₁₂ было сожжено (медленно, но интенсивно нагревалось, пока не остался лишь легкий минеральный осадок). Произвели анализ пепла и пришли к выводу, что он содержал кобальт!

Поскольку витамин В₁₂ необходим для функционирования всех клеток, а кобальт входит в его состав, значит, он принадлежит к жизненно важным элементам. Так как человеку требуется ничтожное количество кобальта, он называется незаменимым микроэлементом. В организме взрослого мужчины содержится не более 12 миллиграммов кобальта. Это эквивалентно кубику из кобальта, грани которого едва превышают миллиметр. Столь незначительное количество элемента так необходимо для жизни.

С другой стороны 12 миллиграммов — это не так мало, как вы можете подумать. В них содержится более 100 000 000 000 000 000 000 (100 миллионов триллионов) атомов. Если все эти атомы распределить равномерно между всеми клетками человеческого тела, то на каждую клетку придутся сотни тысяч атомов кобальта.

В процессе изучения витамина В₁₂ выяснилось, что на его основе можно приготовить несколько сходных между собою соединений. Они получили название витаминов В_12a, В_12b и так далее. Вместе они получили имя «кобаламинов», потому что все содержали кобальт (буква «т» в слове «кобальт» была опущена в целях благозвучия). В состав витамина В₁₂ также входит цианогруппа, поэтому он называется цианокобаламином. Цианиды ядовиты, но в цианокобаламине цианогрупп слишком мало, чтобы нанести вред, к тому же они так прочно прикреплены к молекуле витамина, что не могут оторваться и присоединиться к атомам железа.

Как только удалось выделить цианокобаламин в чистом виде, ученые предприняли попытки выяснить его структуру. Какие еще атомы помимо кобальта находились в молекуле? Их было много, и они соединялись в сложную структуру, настолько сложную, что для ее установления понадобилось еще восемь лет.

Сначала молекулу цианокобаламина обрабатывали сильнодействующими химическими веществами для расщепления ее на более мелкие фрагменты. Была выявлена более простая структура отдельных фрагментов. В результате в начале 1950-х годов химикам стало почти точно известно, что молекула цианокобаламина состоит из 63 атомов углерода, 88 атомов водорода, 14 атомов кислорода, 14 атомов азота, 1 атома фосфора и 1 атома кобальта. Большинство атомов удалось расположить в определенном порядке, однако общая модель всей молекулы оставалась неясной.

Доктор Дороти Ходжкин из Оксфорда изучала поведение рентгеновских лучей при пропускании их сквозь кристаллы цианокобаламина. Некоторые из этих лучей преломлялись. То, как они преломлялись, — степень и угол преломления — можно было определить, дав лучу попасть на фотопластинку после его прохождения через кристалл. Если бы кристаллов не было, то на месте попадания луча появилось бы одно затемнение. Но когда на пути находились кристаллы, на всей пластинке появлялись очаги затемнения в тех местах, куда попали преломленные лучи.

По расположению этих точек можно представить электронную плотность молекулы. То есть вычислить, в какой части молекулы, скорее всего, находился электрон, а в какой — нет. (Электроны — это крохотные частицы, они намного меньше атомов и являются частью их структуры.) Затем можно начертить линии, соединив все точки одинаковой электронной плотности, прямыми линиями начертить график, так же как на графике погоды чертят линии для обозначения перепадов температуры или атмосферного давления. Линии электронной плотности представляют собой призрачное изображение атомов в молекуле. Исходя из этого графика и из того, что уже известно о структуре отдельных участков молекулы, можно определить ее структуру.

Однако вычисление электронных плотностей по преломлению рентгеновских лучей — долгий, утомительный и довольно сложный процесс. Доктору Ходжкин удалось разрубить этот гордиев узел при помощи компьютера. Информация была загружена в Национальное бюро стандартов западных автоматических компьютеров, и вскоре был получен ответ.

В итоге в 1956 году была установлена структура молекулы цианокобаламина. Она состоит из несимметричного порфиринового кольца (в нем не хватает одного атома), как в геме, а в центре кольца, на месте атома железа (как у гема), находится атом кобальта. На разном расстоянии к кольцу прикрепляются группы атомов, более сложные по строению, чем аналогичные группы в составе гема.

Молекула цианокобаламина слишком сложна, чтобы ее можно было синтезировать в лаборатории, но для медицинских целей большие количества витамина В₁₂ можно получать из печени. Именно в этом органе откладываются запасы питательных веществ на случай голода, поэтому печень вылечивала больных злокачественной анемией и полезна даже для здоровых людей. Сегодня во многих коммерческих мультивитаминных комплексах содержится небольшое количество цианокобаламина.

Одна из загадок цианокобаламина заключается в том, что он необходим организму в очень малых количествах. В случае с другими витаминами группы В организму их требуется около миллиграмма в день или больше. А один или два микрограмма цианокобаламина в день — вполне достаточная доза (одна тысячная часть от количества комплекса витамина В).

Но если это так, то почему тогда возникает злокачественная анемия? Этот витамин содержится во многих продуктах, правда, в очень малых количествах, но его вполне должно хватить, чтобы создать запасы. Практически невозможно представить диету, в которой не содержалось бы цианокобаламина.

Чтобы разобраться во всем, обратимся к другому виду анемии, причиной которого является недостаток меди в диете. Медь, как и кобальт, незаменимый микроэлемент. Она входит в состав молекул группы белков — ферментов, которые необходимы в малых количествах для осуществления различных химических реакций. Некоторые медьсодержащие ферменты были выделены. Один из них, который выделить пока не удалось, необходим организму для контроля химических реакций (тоже пока неизвестных), способствующих правильному обмену железа. Из-за недостатка меди в организме атомы железа не используются по назначению, это приводит к снижению уровня гемоглобина, и в результате — меднодефицитная анемия. Однако в пище так много меди, что меднодефицитная анемия никогда не встречается у людей. Ученые могут изучать ее только на животных, например на молодых собаках, месяцами держа их на особой диете, из которой ценой больших усилий удаляется вся медь.

Почему же дела обстоят совсем не так, как со злокачественной анемией, обусловленной недостатком кобальта? Еще удивительнее, что многие бактерии, в том числе и те, которые живут в кишечнике человека, могут вырабатывать цианокобаламин из простых веществ. По этой причине даже если кобальт в пище находится не в виде цианокобаламина и таким образом является бесполезным для нас, то бактерии могут использовать его для синтеза витамина В₁₂. Так и происходит, и бактерии синтезируют цианокобаламина больше, чем мы способны усвоить, часть его не всасывается стенкой кишечника, проходит неизменной через пищеварительный тракт и выводится из организма.

Это и есть ключ к разгадке. Наличие цианокобаламина в кишечнике — не то же самое, что его наличие в организме. При самых благоприятных обстоятельствах у здоровых людей только малая часть этих больших молекул (у других витаминов В молекулы значительно меньше) усваивается организмом, хотя этого количества хватает для удовлетворения наших потребностей. У больных злокачественной анемией цианокобаламин почти не усваивается. Это выражается в том, что экскременты у таких больных содержат больше цианокобаламина, чем у здоровых людей (именно из-за его отсутствия в организме больные умирают).

У них нарушен механизм усвоения цианокобаламина, поэтому наличие или отсутствие его в пище не имеет никакого значения. Поэтому и способ введения витамина В₁₂ больным злокачественной анемией имеет большое значение. Два микрограмма цианокобаламина в виде инъекций в кровь вызывают заметное увеличение ретикулоцитов. Для получения такого же результата внутрь необходимо принять почти в сто раз больше. У нормальных людей такое же количество цианокобаламина действует одинаково эффективно при инъекциях и приеме внутрь.

На ранней стадии исследований интерес был сосредоточен на желудочной секреции больных злокачественной анемией. Обычно желудочный сок богат соляной кислотой. Это очень сильная кислота, а желудочный сок — самая кислотная жидкость во всем организме. Эта кислота полезна, несмотря на уверения в обратном тех, кто производит противокислотные таблетки, она помогает переваривать содержимое желудка и необходима для работы самого важного пищеварительного фермента. В редких случаях желудочный сок не содержит соляной кислоты — такое состояние называется ахлоргидрией. Без соляной кислоты пищеварение в желудке нарушается, но зато оно происходит более интенсивно в остальной части пищеварительного тракта, поэтому если у человека нет сопутствующих заболеваний, то он может чувствовать себя нормально.

Однако у больных злокачественной анемией ахлоргидрия почти неизбежна, поэтому такое внимание ученые уделяли желудочному соку. Например, было установлено, что мясо, обработанное нормальным желудочным соком, вызывает ретикулоцитарную реакцию в десять раз более выраженную, чем обработанное раствором соляной кислоты. Очевидно, в желудочном соке, помимо соляной кислоты, есть что-то еще, что помогает усвоению витамина В₁₂.

В 1929 году американский ученый У. Б. Кастл назвал это вещество внутренним фактором, то есть находящимся в организме. Цианокобаламин, который тогда был таким же загадочным веществом, иногда называли внешним фактором, потому что он присутствовал в пище, то есть вне организма.

Теперь известно, что внутренний фактор — это небольшая белковая молекула, составляющая примерно одну четверть размера молекулы гемоглобина. В нее входят определенные группы атомов, похожие на те, что находятся в молекуле сахара. Такой сахаросодержащий протеин называется мукопротеином.

Хотя злокачественная анемия уже не считается смертельно опасной болезнью и легко поддается лечению, ученых по-прежнему интересуют многие вопросы. Какова именно структура внутреннего фактора? Как он помогает цианокобаламину проходить сквозь стенки кишечника? Как цианокобаламин, оказавшись в организме, участвует в химических процессах и почему его требуется так мало? Как его отсутствие сказывается на выработке стромы?

В книге науки могут заканчиваться главы, но сама книга не имеет конца.

Следует отметить, что история изучения злокачественной анемии показывает, какую пользу могут принести эксперименты на животных. Конечно, нехорошо заставлять собаку истекать кровью, чтобы только узнать, как скоро она восстановит ее запасы. Приложив все старания, чтобы животное не испытывало боли и неудобств, и проводя опыты как можно гуманнее, доктор Уипл вряд ли испытывал удовольствие, занимаясь работой, за которую он получил Нобелевскую премию. Но это была необходимая работа. В итоге болезнь, раньше считавшаяся смертельно опасной, стала излечиваться, и начались исследования, в результате которых мы многое узнали о нашем организме. Если бы не проводились эксперименты на собаках, Майнот и Мерфи продолжали бы кормить своих больных печенью, но, с другой стороны, этого могло и не случиться, и тогда злокачественная анемия по-прежнему бы уносила человеческие жизни.

Глава 6

Дар крови

Иногда с красными клетками происходят разного рода неприятности не по их вине, а скорее из-за попадания в систему кровообращения чужеродных тел. Например, некоторые змеиные яды, а также яды скорпионов и многоножек содержат химические вещества, способные расщеплять элементы стромы красных клеток. В итоге строма повреждается, и в плазму крови выходит гемоглобин.

Феномен распада красных клеток называется гемолизом и может также вызываться паразитами, попадающими в красную клетку, размножающимися в ней и постепенно разрушающими ее. Самой распространенной болезнью этого типа является малярия.

Другое опасное нарушение деятельности красных клеток может вызываться извне. В кровь проникают вещества, вызывающие склеивание, или агглютинацию, красных клеток. Любое вещество, приводящее к этому, называется агглютинином. Опасность агглютинации очевидна. Склеенные клетки не могут выполнять свои функции, и, что еще опаснее, они закупоривают мелкие кровеносные сосуды. Закупорка жизненно важного сосуда, например в мозгу, может вызвать паралич и даже смерть.

Самые важные агглютинины находятся в крови, и именно они вызывают больше всего проблем во время переливания крови одного человека другому.

Как я уже говорил в первой главе, еще в доисторические времена человечество поняло, что потеря крови ведет к смерти. В последующие века были случаи, когда какой-нибудь обладающий богатым воображением или отчаявшийся врач пытался спасти больного от потери крови, переливая ему в вены кровь, взятую обычно у животного, например овцы или козы. Это не помогало.

Даже когда начали предприниматься попытки ради спасения жизни переливать одному человеку кровь другого, результаты были не всегда хорошие. Иногда больной выживал, но чаще вскоре умирал. Почему это происходило? Ответ на этот вопрос был найден только в XX веке.

Тайна была раскрыта австрийский врачом Карлом Ландштейнером в 1901 году. Он разделил всех людей на три группы (четвертая была добавлена в 1902 году) исходя из того, как кровь одного человека воздействовала на агглютинацию эритроцитов крови другого человека, и наоборот.

Необходимость такого разделения заключается в том, что в человеческой плазме могут содержаться разные агглютинины. Строма человеческих красных клеток также может содержать одно из двух веществ, при помощи которых агглютинины вызывают склеивание эритроцитов. Эти компоненты стромы называются агглютиногенами.

Два агглютиногена получили названия: агглютиноген А и агглютиноген В. В красных клетках одного человека могут содержаться только агглютиногены А, у другого — только агглютиногены В, у третьего — и те и другие, а у четвертого — никаких. Это и есть четыре группы крови.

Кроме того, в плазме человека может находиться агглютинин, вызывающий агглютинацию красных клеток, содержащих агглютиноген А. Этот агглютинин особенный, то есть вступает в реакцию только с агглютиногеном А, а не с В. Он называется анти-А. В плазме также может находиться другой агглютинин, вступающий во взаимодействие с агглютиногеном В, он называется анти-В, или там могут находиться оба агглютинина, или ни одного. Снова получается четыре группы.

Такое двойное разделение крови на четыре группы не является независимым, поскольку у человека с определенным видом агглютиногенов в красных клетках в плазме будут находиться соответствующие агглютинины. У каждого человека в плазме находятся только те агглютинины, которые не сочетаются с агглютиногенами в красных клетках. Любое другое соотношение сделает жизнь невозможной.

Например, у человека с агглютиногеном В в красных клетках в плазме обязательно будет присутствовать анти-А, не оказывающий воздействия на его В-агглютиногены. У человека, в чьих красных клетках содержится агглютиноген А, в плазме будет содержаться анти-В. У кого в клетках нет ни А, ни В-агглютиногенов, в плазме окажутся и анти-А, и анти-В. И наконец, у человека, в клетках которого есть А и В-агглютиногены, в плазме не будет ни анти-А, ни анти-В.

Вообще-то в красных клетках, где нет ни А-вещества, ни В-вещества, находится другой подобный элемент — агглютиноген Н, однако агглютининов к нему не существует, поэтому на него можно не обращать внимания.

Все вышесказанное вкратце выглядит следующим образом:

На основе этой таблицы все люди делятся на четыре группы. Три из них — это А, В и АВ, в зависимости от типа агглютиногенов в красных клетках. Люди, в чьих красных клетках нет ни А, ни В-агглютиногенов, имеют кровь группы 0.

Все эти группы неравномерно распределены среди людей. В США у 44,4 % населения кровь группы 0, а у 39,5 % — группы А. Это пять шестых всего населения. Представителей группы В — 11,8 %, а АВ — всего 4,2 %.

В идеале у пациента, нуждающегося в переливании крови, донор должен иметь ту же группу. Это ограничивает возможности «меньшинства», людей с группами В и АВ. Например, у пациента кровь группы АВ, и десять сотрудников больницы добровольно сдают свою кровь. Шансы два против трех, что ни у одного из этих людей нет крови группы АВ. Для больного смертельно опасно, если правила переливания крови не будут столь жесткими. К счастью, это не так.

Допустим, литр крови донора с группой В переливается пациенту с группой А. Эта кровь состоит примерно наполовину из красных клеток и наполовину из плазмы, каждая из которых может вызвать проблемы из-за несовместимости.

Во-первых, в плазме В-донора содержатся анти-А, а в красных клетках А-пациента находится агглютиноген А. Таким образом, плазма донора может вызвать агглютинацию красных клеток больного. Однако это не столь опасно. Обычно концентрация агглютининов в плазме невысока, и пол-литра плазмы не введут в кровь пациентов много агглютинина. Во-вторых, плазма донора быстро смешивается с большим объемом плазмы больного, так что количество анти-А еще больше уменьшается и почти не оказывает воздействия на красные клетки.

Но существует вторая угроза. Красные клетки донора содержат агглютиноген В. Поскольку у больного кровь группы А, в его плазме находится анти-В. Теперь вступают в действие его агглютинины. Красные клетки донора сталкиваются с полчищами анти-В, стоит им только попасть в кровь, и начинают слипаться. Красные клетки закупоривают сосуды почек и могут нанести вред больному и даже убить его.

Рассматривая опасность, подстерегающую нас при переливании крови, мы должны проверять красные клетки донора (а не его плазму) и плазму реципиента, кому переливается кровь (а не его красные клетки).

Начнем с донора с группой крови 0. В его красных клетках нет агглютиногенов, ни А, ни В, поэтому они не будут слипаться при смешивании ни с одной из групп крови. Таким образом, кровь группы 0 можно переливать любому человеку, не боясь склеивания красных клеток. Обычно анти-А и анти-В в плазме донора не приносят вреда. Значит, человек с группой крови 0 является универсальным донором. По этой причине во время Второй мировой войны и войны в Корее, когда на поле боя требовалось большое количество крови, особенно приветствовалась сдача крови группы 0.

Донор с группой крови А не может давать кровь больным, в плазме которых находится анти-А. Значит, он подходит только людям с группами крови А и АВ, но не подходит тем, у кого кровь группы 0 или В.

Таким же образом донор с группой В не может давать кровь пациентам с анти-В в плазме. Он подходит людям с кровью В и АВ и не подходит больным с группами А и 0.

Донор с кровью АВ не может давать кровь людям с анти-А или анти-В в плазме. Таким образом, он может давать кровь только людям с группой АВ.

С точки зрения пациента это происходит именно так. Пациент с группой крови АВ может получать кровь от человека с любой группой крови. Поэтому АВ-пациент, с которого мы начали наш рассказ, не так уж неприспособлен, как это могло показаться. Ему не нужно искать человека с группой крови АВ. Он может получать кровь от донора с любой группой крови. Пациент с группой крови А может получать кровь только от донора с группой А или 0. Пациент с группой крови В — только от донора с группой В или 0. Пациент с группой 0 — только от донора с группой 0.

Это можно изобразить в виде простой диаграммы, в которой стрелочки указывают допустимое переливание.

Очевидно, что при переливании крови необходимо знать группы крови реципиента и донора. К счастью, определить ее можно легко и быстро, взяв капельку крови, если, конечно, у врача или лаборанта есть запас анти-А и анти-В из крови известного типа. Каплю крови берут на анализ из кончика пальца или мочки уха, растворяют в специальном солевом растворе. Затем некоторая часть этой смеси соединяется с небольшим количеством анти-А, а другая — с анти-В. Если происходит агглютинация, то на дне маленькой пробирки появляется красный сгусток, а оставшаяся жидкость приобретает розовый цвет.

Если взятая на анализ кровь агглютинирует только с анти-А, значит, у человека кровь группы А. Если только с анти-В, значит, у него кровь группы В. Если агглютинация происходит и с анти-А, и с анти-В, значит, у него кровь АВ, а если агглютинации не происходит, то у него кровь группы 0.

Естественно, было бы хорошо, если бы агглютинины анти-А и анти-В содержались не только в крови, чтобы определение группы крови можно было производить, не имея на руках крови определенного типа. Такие вещества можно выделить из некоторых растений. Эти растительные агглютинины обычно склеивают красные клетки любой группы крови, но некоторые агглютинируют только с кровью группы А или 0 и А. Существуют даже один или два вида, которые реагируют только на клетки группы В. Американский биохимик Уильям Бойд первым обнаружил эти избирательные растительные агглютинины и назвал их лектинами (от латинского слова «выбирать»).

При определении группы крови лучше всего проверить также и плазму и узнать, содержатся ли в ней анти-А, анти-В, оба агглютинина или ни одного (в зависимости от типа красных клеток известной группы, которые будут участвовать в процессе агглютинации). Эта дополнительная проверка желательна, чтобы избежать случайностей и ошибок. Работники лаборатории тоже люди и могут ошибаться, а при определении группы крови такая ошибка может стоить пациенту жизни. Если в красных клетках человека содержится агглютиноген А, а в его плазме — анти-А, значит, что-то не так, значит, где-то была допущена ошибка, значит, нужно повторить анализ.

Количество (титр) анти-А или анти-В в плазме различно у всех людей. Необычно высокий титр в донорской плазме может нанести вред красным клеткам пациента и свести на нет весь эффект от переливания крови. Например, у некоторых доноров с группой 0 высокий титр анти-А, поэтому их нельзя использовать для переливания крови А-людям. Во время Второй мировой войны постоянно проверяли титр агглютинина группы 0, и только людей с низким титром можно было использовать как универсальных доноров, а люди с высоким титром подходили только для 0-пациентов.

В 1941 году была также введена практика нейтрализации анти-А и анти-В добавлением очищенных агглютиногенов А или В, взятых из крови животных. Таким образом, агглютинины связывались, а опасность негативной реакции организма значительно снижалась.

Часто при переливании крови необходимо использовать только плазму, поскольку запасы красных клеток в селезенке могут удовлетворить потребности больного. Именно недостаток плазмы чрезвычайно опасен, при этом высок риск падения кровяного давления до критически низкого уровня. При использовании одной плазмы возникает ряд преимуществ. Плазма хранится лучше, чем цельная кровь. Ее можно даже заморозить и высушить в вакууме (сушка сублимацией), чтобы получилась «быстрорастворимая плазма», для восстановления которой требуется только стерильная дистиллированная вода.

При отсутствии красных клеток не стоит беспокоиться о группе крови и агглютинации. Поэтому плазму от разных доноров можно спокойно смешивать. Это даже лучше, потому что малые количества агглютиногенов А и В, содержавшиеся в плазме крови доноров с группами А и В, нейтрализуются анти-А- и анти-В-агглютининами смешанной плазмы, поэтому такая смесь более безвредна, чем плазма одного человека.

Однако важно помнить, что плазма не всегда бывает панацеей. Она не может стать стопроцентной заменой крови. Поэтому неплохо было бы знать на всякий случай свою группу крови.

Группа крови передается по наследству. В клетке сперматозоида отца и яйцеклетке матери есть определенные структуры — гены. Они ответственны за природу различных химических механизмов в клетках организма, развивающегося из оплодотворенной яйцеклетки (результата слияния сперматозоида и яйцеклетки). Эти химические механизмы, в свою очередь, отвечают за характеристики человеческого организма.

Например, в клетках сперматозоидов и яйцеклеток есть ген, определяющий, будет ли у будущего человека в красных клетках агглютиноген А или агглютиноген В. Предположим, и в яйцеклетке, и в сперматозоиде был ген, управляющий теми химическими реакциями, которые определяют возникновение агглютиногена А. Назовем его А-геном. В этом случае у образовавшегося плода будут два А-гена. Будем называть его АА. У человека также могут быть два 0-гена или В-гена (0-ген не влияет на образование А-вещества или В-вещества), таким образом, это ВВ или 00.

АА-человек, естественно, имеет кровь группы А. ВВ-человек — кровь группы В, а 00 — группы 0.

Если АА-мужчина женится на АА-женщине, то каждый родитель передает своему ребенку А-ген. То же самое происходит при рождении ребенка от 00-родителей и ВВ-родителей: они передают ему 0- или В-гены соответственно.

Если семья состоит из АА-человека и ВВ-человека (не важно, в яйцеклетке или сперматозоиде находятся А-гены или В-гены, поэтому все равно, кому из родителей принадлежат те или иные гены), то АА-родитель передает ребенку А-ген, а ВВ-родитель — В-ген. Все дети наследуют один В-ген и один А-ген. И у каждого из них будет кровь группы АВ.

Пока все просто, и происхождение каждой из четырех групп крови можно легко объяснить. Однако возникают и трудности.

Возьмем, например, случай брака между АА-человеком и 00-человеком. Один передает потомству А-ген, другой — 0-ген. В итоге получаются дети А0. Но тут надо помнить одну важную вещь. А0-человек имеет только один ген для образования агглютиногена А, и он образуется в том же количестве, как и у АА-человека, обладающего двумя генами А. То же самое можно сказать о человеке с одним глазом, который читает не хуже, чем тот, у кого два глаза.

Это значит, что АА-человек и А0-человек имеют группу крови А. Аналогично ВВ-человек и В0-человек принадлежат к группе крови В. Если проверить кровь человека при помощи агглютининов плазмы, то между AA и A0 не будет разницы. Индивидуальная комбинация генов человека называется генотипом. Характеристики организма, обусловленные генами, имеют название фенотипов. A0-человек и AA-человек принадлежат к двум разным генотипам, но к одному и тому же фенотипу.

Однако иногда бывает возможно отличить AA от A0 или BB от B0 при помощи генетических методик.

Например, муж и жена относятся к типу А0. Клетки сперматозоидов мужа содержат только один ген: либо А, либо 0. Наличие каждого из них в сперматозоиде обусловлено чистой случайностью. Вероятнее всего, что в половине сперматозоидов будет A-ген, а в другой половине 0-ген. Подобным образом и яйцеклетка матери может нести либо 0-ген, либо A-ген.

Итак, при оплодотворении яйцеклетки сперматозоидом возможны четыре варианта:

1) А-сперматозоид может оплодотворить A-яйцеклетку;

2) А-сперматозоид может оплодотворить 0-яйцеклетку;

3) 0-сперматозоид может оплодотворить A-яйцеклетку;

4) 0-сперматозоид может оплодотворить 0-яйцеклетку;

Каждая из четырех комбинаций одинаково возможна.

В первом случае на свет появляется AA-ребенок. Во втором и третьем — А0-ребенок; не важно, оплодотворяет ли A-сперматозоид 0-яйцеклетку или наоборот — результат будет одинаковый. Во всех трех случаях у ребенка будет группа крови А. Однако четвертый случай самый интересный. На свет появляется 00-человек с группой крови 0.

Значит, если семью создают два человека с группой крови A и у них рождается хотя бы один ребенок с группой 0, то и отец, и мать — A0-люди. Если бы один из них или оба были AA-людьми, то у всех детей была бы группа крови А, поскольку в этом случае по крайней мере у одного из родителей не было бы гена 0, а человек должен получить ген 0 от каждого из родителей, чтобы принадлежать к 00-типу — единственной возможной комбинации у людей с группой крови 0.

Однако обратная ситуация может быть совсем другой. Допустим, у родителей с группой крови A есть дети с такой же группой. Вовсе не обязательно, чтобы и отец, и мать принадлежали к AA-типу. Они оба могут быть и A0, но по стечению обстоятельств все их дети родились в результате оплодотворения, произошедшего по первому, второму или третьему типу, указанными выше. Четвертой комбинации не было.

Хотя не всегда можно определить генотип человека исходя из его фенотипа, иногда это все-таки удается сделать, если принимать во внимание не только его фенотип, но и фенотипы его детей, родителей или других родственников.