УЧЕБНИКгенетика. Генетика изучает процессы преемственности жизни на молекулярном, клеточном, организменном и популяционном уровнях

• Название: Генетика изучает процессы преемственности жизни на молекулярном, клеточном, организменном и популяционном уровнях
• Анкор: УЧЕБНИКгенетика.doc
• Дата: 09.02.2017
• Размер: 6.93 Mb.
• Имя файла: УЧЕБНИКгенетика.doc
• Тип: Документы; #2512
• страница: 12 из 16

Ф.Гальтон в 1876 г. предложил использовать метод анализа близнецов для разграничения роли наследственности и среды в развитии различных признаков у человека (ввел альтернативные по­нятия «природа» и «воспитание»).

Этот метод позволяет определить роль генети­ческого вклада в наследование сложных призна­ков, а также оценивать действие влияния таких факторов, как воспитание, обучение и т.д.

Исследователь работает с парами близнецов, изучая у них наличие и степень выраженности ин­тересующего его признака. При использовании этого метода проводится сопоставление:

• монозиготных (или однояйцовых) близнецов (МБ) с дизиготным (или двуяйцовым) — ДБ;

• партнеров в монозиготных парах между со­бой;

• данных анализа близнецовой выборки с об­щей популяцией.

Монозиготными близнецами называются близнецы, образовавшиеся из одной зиготы, раз-

делившейся на стадии дробления на две (или бо­лее) части. Следовательно, с генетической точки зрения, они идентичны, т.е. обладают одинаковы­ми генотипами. Естественно, что они всегда одно­го пола. Возможные механизмы образования од­нояйцовых близнецов представлены на рис. 13.9.



Особую группу среди монозиготных близнецов составляют необычные типы близнецов: двухголо­вые (обычно летальные случаи), каспофаги («си­амские близнецы»), связанные тканевой перемыч­кой шириной около 10 см, простирающейся от кон­ца грудины почти до пупка, и другие аномалии. В настоящее время проводят хирургическое разделе­ние близнецов и с более обширными связями меж­ду ними. При рождении в 1811 г. Чанга и Энга — сиамских близнецов (по названию Сиама, ныне Таиланд) попытка разделить их вряд ли была бы успешной. Они прожили 63 года, были женаты на сестрах, Чанг имел 12, а Энг 10 детей. В 1874 г. умер от воспаления легких Чанг, а Энг, который был здоров, пережил его только на 2 часа.

Дизиготные близнецы возникают путем опло­дотворения двух разных яйцеклеток разными сперматозоидами, которые развиваются в мат­ке одновременно. С генетической точки зрения они сходны между собой не более, чем обычные братья и сестры, так как имеют в среднем 50% идентич­ных генов. Общая частота рождения близнецов составляет 1%, приблизительно 1/3 их приходит­ся на монозиготных близнецов.

Близнецовый метод включает в себя:

а) подбор близнецовых пар;

б) определение зиготности близнецов, основан­ное на анализе наиболее изученных моногенных признаков (группы крови, лейкоцитарные антиге­ны, чувствительность к горькому вкусу фенилтио-мочевины и т.д.). Если у обоих близнецов по этим признакам нет различий, их считают монозигот­ными. Наиболее достоверный критерий монози-готности — свободная приживляемость транс­плантатов;

в) сопоставление групп моно- и дизиготных близнецов по изучаемому признаку. При этом оп­ределяется коэффициент парной конкордантнос-ти (К), указывающий на долю близнецовых пар, в которых исследуемый признак проявился у обо­их партнеров (конкордантность — степень сход­ства, дискордантность — степень несходства).



Коэффициент «К» можно выражать в процен­тах и в долях единицы. Если у монозиготных близ­нецов «К» высок, а у дизиготных — низок, счита­ют, что доминирующая роль в определении при­знака принадлежит наследственным факторам. При близких значениях «К» у моно- и дизиготных близнецов считают, что признак развивается в основном под действием внешней среды. Если зна­чение «К» у монозиготных близнецов невысоко, но существенно выше, чем у дизиготных близнецов, считают, что в формировании признака сыграли роль как факторы внешней среды, так и факторы генетической природы, т.е. к развитию признака имеется определенная наследственная предраспо­ложенность (табл. 13.1).

Для объективности суждения о роли среды и наследственности в развитии признака исполь­зуют критерий «Н» — наследуемость.



При значениях «Н», приближающихся к 0, счи­тают, что признак развивается исключительно под действием факторов внешней среды. При значени­ях 1 > Н > 0,7 — признак развивается под дей­ствием генетических факторов. Средние значения «Н» — от 0,4 до 0,7 свидетельствуют о том, что признак развивается под действием факторов внеш­ней среды на фоне генетической предрасположен­ности (табл.13.2).



Факторы, вызывающие у человека деление зиго­ты на ранних стадиях дробления с образованием МЗ близнецов, пока неизвестны. Отмечены факто­ры, влияющие на частоту рождения ДЗ близне­цов: возраст матери и порядок рождения. Вероят­ность рождения близнецов повышается с возрас­том матери (установлено Вайнбергом в 1921 г.).


13.4. Антропогенетические методы

В определении влияния на конституцию челове­ка факторов наследственности и срёды нет четкого разделения, поскольку учение о конституции сложи­лось раньше, чем возникла генетика как наука. Несомненно, генетические факторы имеют перво-степенное значение. Многие конституциональные признаки имеют сложную генетическую основу, а некоторые из них могут возникать скорее из-за ран­ней физической нагрузки, нежели вследствие ге­нетического влияния. В настоящее время в генети­ке все больше интересуются эпигенезом, т.е. разви­тием признаков у взрослых индивидуумов, возни­кших в результате многочисленных взаимодейст­вий в процессе роста и развития. Интеграция смеж­ных направлений антропологии и генетики приве­ла к выделению отдельного направления — антропогенетике.
13.4.1. Антропометрия

Основой многих антропометрических методов яв­ляется проведение стандартных измерений. Несмо­тря на попытки установить международные стан­дарты по технике антропометрии, иногда этого сде­лать не удается. Человеческие популяции слишком изменчивы, и поэтому для описания многих показа­телей используются статистические методы.

Конституциональными признаками называют такие аспекты структуры, функции или поведения, которые характерны для процессов роста, созрева­ния и старения. Характер реакции на изменение среды может быть конституциональным призна­ком. Количественные показатели некоторых физи­ологических признаков часто отличаются более

выраженной внутрииндивидуальной изменчивос­тью в состоянии покоя, чем при максимальной на­грузке. Например, частота сердечных сокращений у индивидуума в состоянии покоя оказывается бо­лее вариабельной и менее конституционально обус­ловленной, чем тот же признак при максимальной нагрузке, когда конституциональные факторы при­обретают большое значение.

Несомненное увеличение скорости роста в по­следнее столетие привело к увеличению среднего роста к моменту достижения зрелости. Эти измене­ния надо учитывать при сравнении роста населе­ния различных районов, измеренного в разное вре­мя, следовательно, изменчивость тела человека в целом не подчиняется определенным закономернос­тям. В разных районах земного шара встречаются люди высокого и низкого роста. Однако установле­на существенная отрицательная корреляция между_

ростом и среднегодовой температурой Для различных районов земного шара (правило Бергмана).

В медицине все большее значение уделяют кон­ституциональным болезням. Оказалось, что люди определенного телосложения более склонны к оп­ределенным заболеваниям. Например, показано, что туберкулез легких чаще наблюдается у людей высокого_роста с относительно низким весом, чем у коренастых людей.

Люди существенно отличаются друг от друга телосложением, ростом, весом, размерами черепа и т.д. Половые различия в телосложении — самый удивительный пример количественного сбаланси­рованного полиморфизма. Еще до наступления половозрелости различия между мальчиками и девоч­ками проявляются в соматотипе. Существует большое число самых разнообразных классификаций типов телосложения, некоторые авторы выбирают одни критерии и игнорируют другие, это связано в первую очередь с тем, какие проблемы стремился отразить автор: роста, эволюции, физиологии, по­ведения или патологии. Мы остановимся на четы­рех основных системах телосложения.

Система Виолы — эта классификация была предложена в начале столетия и впервые базиро­валась на обширной системе измерительных при­знаков (10 признаков). Путем различных преоб­разований на базе 10 измерений получали четы­ре индекса. По каждому индексу оценивали пол­ожение индивидуума, сопоставляя его со стандар­тной группой того же пола и возраста. Тип телос­ложения классифицировали как: лонгитип — длинные конечности по отно­шению к туловищу, относительно широкая груд­ная клетка, преобладание размеров поперечных над передне-задними;

брахитип — характеристики, противополож­ные указанным соотношениям выше;

нормотип — промежуточное положение между первыми двумя;

смешанный тип — случаи несоответствия четырех индексов (один индекс соответствует од­ному типу, а другой другому).

В системе Кречмера описаны 3 типа тело­сложения:

пикнический (пикник) — широкий, с округ­лыми формами и большим количеством жира, сильный, коренастый;

лептосомный (лептосом) — длинный, тон-кии, вытянутый;

Dатлетический (атлет) — мускулистый, с ши­рокими грудной клеткой и плечами и узкими бед рами.

Данная система была широко распространена до 1930 года, но ее практическое использование было связано с трудностями. Кречмер полагал, что лю­дей можно классифицировать на четко разгра­ниченные, дискретные категории. При такой класси­фикации большая часть людей не попадала в опи­санные варианты. Она базировалась на наблюде­ниях и была менее объективна, чем система Виолы.

Система Шелдона. В выборе компонентов своей системы Шелдон учел недостатки Кречмера. Ошиб­ка Кречмера в том, что в действительности сущест­вуют не «дискретные типы», а непрерывно распре­деленные «компоненты» телосложения. Шелдон (1940) писал: «...концепция типов сыграла свою пол­ожительную роль в изучении личности».

Шелдон выделил три крайних варианта тело­сложения, соответствующих концу кривой распре­деления для каждого компонента. Индивидуум по­лучал оценку по каждому компоненту с использо­ванием оценочной шкалы от 1 до 7 баллов (с рав­ными интервалами между цифрами). Т.о. первый из выделенных крайних вариантов оценивался как
эндоморфный — 7—1 — 1,

мезоморфный — 1—7—1,

эктоморфный — 1—1—7.

Вся система получила название соматотипирования, где набор 3 цифр образует соматотип человека.

Крайний эндоморф имеет шарообразные фор­мы с круглой головой, большим животом, со сла­быми вялыми конечностями, с большим количеством жира на плечах и бедрах, с тонкими запястья­ми и лодыжками. Подобного человека с большим количеством подкожного жира можно было бы назвать просто толстым, если бы передне-задние размеры его тела, включая грудную клетку и таз, не превалировали над поперечными. При длитель­ном голодании он станет (по Шелдону) просто из­голодавшимся эндоморфом.

Крайний вариант мезоморфа - классический Геркулесе преобладанием костей и мышц .у нею кубическая массивная голова, широкие плечи и грудная клетка.т мускулистые руки и ноги, с пре­обладанием дистальных сегментов над прокси­мальными. Количество подкожного жира мини­мально, передне-задние размеры невелики.

Крайний эктоморф— это долговязый чело­век. У него худое вытянутое лицо, убегающий на­зад подбородок, высокий лоб, худая узкая груд­ная клетка и живот, тонкие длинные руки и ноги. Подкожный жир почти отсутствует, мускулатура не развита.

Система Шелдона, выдвинутая в 1940 г. и про­иллюстрированная вышедшим в 1954 г._ атласом, очень последовательна. Независимо от ее теорети­ческого обоснования она чрезвычайно удобна и информативна. Чтобы распознать мужчину сре­ди сотни других, достаточно сказать о нем, что его соматотип 3—2—5.

Существует факторный анализ телосложения

многомерный статистический метод, используе­мый для сведения множества коррелирующих между собой измерительных признаков к неболь­шому числу факторов (по пропорциям длин час­тей тела, мышц, отложению жира и т.д.). Факто-

ры могут быть облическими (коррелирующими между собой), ортогональными или независимы­ми — по выбору исследователя. Исходным пунк­том служит таблица коэффициентов корреляции для группы, например, 10 или более измеритель­ных признаков. Конечным результатом являются несколько, например, 3 фактора, которые в сово­купности определяют около 80% общей изменчи­вости данного десятка измерений.

Практически каждый, кто занимался изуче­нием конституции человека, проявлял интерес к изучению соотношения телосложения и поведения. Было обнаружено, что в большеи степени выра­жена корреляция между телосложением и темпе­раментом. Кречмер первоначально выделил два типа темперамента: циклотимический и шизоти-мический, которые приближенно" соответствовали экстравентивному и интровентивному типам Юнга Хречмер связывал циклотомию с пикническим телосложением, а шизотомию с лептосомньш. Поз­же он описал темперамент, характерный для ат­летического телосложения.

Шелдон использовал для определения темпера-мента не тип. а компонент, так же как и в класси-фикации Телосложения. При этом он выделил_50_ признаков, разделил их на три категории и выде-лил три компонента темперамента, каждый из которых характеризовался 20 признаками. Каждый признак оценивался по семибалльной шкале, а средний балл по 20 признакам определял весь ком­понент (набор признаков приведен в табл. 16.6).

Компоненты получили названия «висцеротонии», «соматотонии» и «церебротонии».

Шелдон установил, что корреляция порядке 0,8 Наблюдалась между висцеротонией и эндоморфиги, соматотонией и мезоморфией, церебротонией и эктоморфией.

Существуют две теории возможного происхож­дения связи между телосложением и темперамен­том. Одна из них объясняет это действием тесно сцепленных или плейотропных генов. А другая — влиянием среды на разных этапах развития. Безус­ловно, что люди с различным телосложением вы­бирают различные пути, что свидетельствует о различных свойствах темперамента (предпочтение того или иного образа жизни) (рис.13.10).

«Повседневный опыт заставляет нас поверить в существование такой общей связи, которая была описана Кречмером и Шелдоном.





Подобные представления, даже если они оши­бочны, глубоко укоренились в нашем сознании. Трудно представить себе, чтобы Лорел и Харди, сохранив свой прежний облик, поменялись характе­рами, так же как нельзя представить Фальстафа Мефистофелем, а Скруджа Пиквиком. Мы не мо­жем представить себе Христа похожим на Будду. Очевидно, наше мышление несет стереотипный об­раз, связывающий воедино телосложение и поведе­ние. <...> Возможно, это лишь плод коллективной фантазии, и все-таки более вероятно искать его истоки на твердой почве биологии человека» (Хар-рисон и др. 1979).

13.4.2. Дерматоглифика
Среди диагностических тестов антропометри­ческих методов значительное место занимает дер­матоглифика (от греч. derma — кожа, glipho — гравирую).

Дерматоглифика — раздел морфологии, изуча­ющий папиллярные линии и узоры и позволяющий на основе отпечатков узоров ладоней, пальцев, а также стоп диагностировать некоторые наслед­ственные заболевания. Для того чтобы решать воп­рос о критериях аномалий дерматоглифических узо­ров, необходимо знать их характеристики у здоро­вых людей. В настоящее время дерматоглифические исследования предполагают целый ряд статисти­ческих методов анализа, которые позволяют досто­верно оценить характер наследования гребневого счета (число линий в узоре на отдельных пальцах), папиллярные узоры и другие признаки. Перспек­тивы широкого использования этой методики значи­тельны, так как этот метод позволяет диагности­ровать на ранних этапах онтогенеза ряд патологий и определить их природу. Дерматоглифика широ­ко используется в практике консультирования.

Кожные узоры на пальцах и ладонях заклады­ваются, начиная с третьего месяца внутриутроб­ной жизни. К концу четвертого месяца их формиро­вание заканчивается полностью, и в течение всей дальнейшей жизни (пре- и постнатальной) узоры остаются неизменными. Таким образом, особеннос­ти узоров являются полигенными признаками и наследуются от родителей, и как наследственные факторы подвержены мутациям в результате дей­ствия мутагенов (в первые четыре месяца жизни). Кожные линии, или «гребни», формируются в связи с расположенными на их вершинах отверстия­ми потовых желез, которые зависят от развития нервных окончаний и обусловлены многими гена­ми, находящимися, вероятно, в разных хромосомах Назиров, 1975).

Самые ранние сообщения по дерматоглифике относятся к XYII веку. Как научная дисциплина дерматоглифика сложилась к концу XIX началу XX века. Впервые этот метод был применен в ге­нетике в 1939 г., когда Н.Cummins описал харак­терные особенности дерматоглифов при синдро­ме Дауна. Дерматоглифика, кроме криминалис­тики и судебной медицины, широко используется в антропологии, генетике и медицине.

Дерматоглифика подразделяется на дактилос­копию — изучение рисунка пальцев, пальмоскопию — изучение особенностей узоров ладоней и плантоскопию — особенности узоров на стопах ног.

Дактилоскопия. Среди узоров, отмечаемых на пальцах, выделяют три типа. Гальтон описал их как завиток (W — whorl), петля (L — loop) и дуга (А — arch). Позже классификация детализирова­лась и в настоящее время выделяют дуги, петли (ульнарные и радиальные), истинные завитки и сложные узоры.

Дуга — самый редкий пальцевый узор. Дуги могут быть простыми-плоскими либо высокими — шатровыми. Спецификой этого узора является от­сутствие трирадиуса. Узор состоит из непересека­ющихся гребней и проходит через всю пальцевую подушечку поперек.

Петля — представляет собой полузамкнутый узор: один конец закругленный (замкнутый), дру­гой — открытый. Получается, что кожные гребни, начинаясь от одного края пальца, идут к другому, но не доходя до него, возвращаются к тому краю, от которого они начинались. Если открытый конец обращен в радиальную сторону, то петли обознача­ются как радиальные — L^r, если в ульнарную — L^u. Каждая петля имеет один трирадиус (дельту).

Завиток — это концентрический узор, при ко­тором папиллярные линии располагаются концен­трически вокруг сердцевины узора. Завитки име­ют две дельты (трирадиуса).

Сложные, или составные, узоры имеют два три­радиуса и более. Такие узоры часто бывают со­ставлены двумя петлями, открытыми в разные сто­роны. Анализ таких узоров лучше проводить от­дельно (для индивидуума). При групповых обсле­дованиях сложные узоры суммируются с завитками (рис.13.11).

Кроме основных типов узоров могут встречать­ся различные переходные формы от одного типа к другому. Иногда узоры на руках характеризуют­ся дельтовым счетом. Трирадиус (дельта) — точ­ка, где сходятся три системы линий. Подсчет чис­ла трирадиусов на обеих руках дает представле­ние об интенсивности узора (дельтовый счет, или дельтовый показатель). Дельтовый счет опреде­ляется суммарным количеством трирадиусов на всех десяти пальцах — от 0 до 20. Петля имеет один трирадиус, завиток — два, сложный узор обычно — два, дуга трирадиуса обычно не имеет.

В генетических работах часто используется ко­личественная характеристика узора, или гребне­вой счет. Гребневой счет представляет количество гребней от дельты до центра узора. Для определе­ния этого показателя между точкой трирадиуса и центром узора на отпечатке проводят карандашом прямую черту и подсчитывают число гребней, кото­рые она пересекла. В подсчет не входят ни точка трирадиуса, ни центральная линия узора.

Гребневой счет определяется для каждого паль­ца отдельно и суммарно для пяти пальцев каждой руки. Общая сумма гребневых счетов обеих рук на­зывается «общим гребневым счетом» и обозначается TRC (total ridge count). Выявлена следующая зако­номерность: чем больше на пальцах дуг, тем мень­ше показатель TRC. При наличии завитков и слож­ных узоров в общий гребневой счет входит только число гребней с той стороны пальца, где их больше. Допускается подсчет гребней с обеих сторон.

Гребневой счет варьируется у разных людей и на разных пальцах от 0 до 300 (на 10 пальцах). Гребневой счет не связан с полом, но половые хро­мосомы оказывают влияние на этот признак, при­чем влияние Х-хромосом более сильное, чем У-хромосом (табл. 13.4).





При групповых обследованиях пишутся друг под другом символы узоров и показатели гребне­вого счета для каждого пальца в отдельности, на­чиная с большого, а в графах справа суммиро­ванные формулы для каждой руки:

L₉^u + W_5-11 + L₁₀^u + L₇ + A₀; TRC = 37

W_10-5 + A₀ + L^uL_4-8 + L_4-8 + W₁₁.₄; TRC = 34

Разные этнические группы отличаются по час­тоте узоров того или иного типа и по показателям гребневого счета (рис.13.12).

Это необходимо учитывать при оценке статис­тической достоверности результатов в разных вы­борках популяций.

Для оценки показателей пальцевых узоров пользуются следующими индексами:

индекс Фуругата (Furugata): W/Lxl00%; индекс Данкмейера (Dankmeiyer): A/Wxl00%; индекс Полла (Poll): A/Lxl00%; дельтовый индекс Волотцкого:



Показано, что у родителей с высоким гребне­вым счетом дети также характеризуются высоким гребневым счетом, и, наоборот (Holt, 1959). Гипо­теза о полигенном наследовании гребневого счета была предложена в 1931 г. Боннэви. В настоящее время предложена гипотеза о полигенном опреде­лении типа узора на пальцах (Гусева И.С, 1974). Согласно этой гипотезе наиболее высокая степень наследуемости петлевых узоров — 95,2%; завит­ков — 84,1% и у дуг — 38,9%. Считается, что каж­дый из генов наследуется независимо и доминант­но. Предположительная локализация генов:



Кроме того, было показано модифицирующее влияние генов, находящихся в половых хромосомах. При увеличении числа Х-хромосом в кариотипе экспрессивность системы А увеличивается за счет снижения экспрессивности системы W, т.е с увеличением Х-хромосом увеличивается количество дуговых узоров и снижается общий гребневой счет (табл. 13.4). Гены системы L обладают максималь­ной экспрессивностью у людей с минимальным количеством половых хромосом (синдром Шерешевского — Тернера, большое число петель, греб­невой счет повышен).

Для различных этнических групп папиллярные узоры, как правило, специфичны: коренного жите­ля Дона можно отличить от коренного жителя Даль­него Востока. У жителей Дона на втором и четвер­том пальцах рук должны быть петли, а у жителя Дальнего Востока — завиток должен быть преоб­ладающим узором на пальцах. Для жителей Евро­пы, страдающих шизофренией, прослеживается уве­личение числа завитков на пальцах. По отклонени­ям от средних дерматоглифических характеристик популяции можно не только определить проявляе­мые патологии (синдром Дауна, формы олигофре­нии и т.д.), но и выявить ее скрытого носителя.