Цитоплазматическая наследственность

Выяснилось, что в некоторых органоидах клетки (митохондриях, пластидах у растительных клеток) имеется небольшое количество ДНК. Митохондриальная ДНК представляет собой кольцевую моле­кулу и содержит всего около полутора десятков генов и целый ряд последовательностей, кодирующих различные РНК.

При оплодотворении в яйцеклетку не попадают митохондрии спер­матозоида, поэтому в зиготе оказываются только митохондрии, уна­следованные по материнской линии вместе с цитоплазмой яйцеклетки. Это явление получило название цитоплазматической наследствен­ности.

В случае наследственности, связанной с митохондриальной ДНК, наблюдается неменделевский тип наследования, при котором насле­дование идет по материнской линии — от матери ко всем детям.

В качестве примера можно привести митохондриальную цито-
патию. При этом заболевании отмечаются структурные дефекты ми­
тохондрий. Клинически болезнь проявляется в аномалиях нервной
системы, мышечной слабости, нарушениях работы почек. Материн­
ский тип наследования наблюдается в некоторых случаях биполяр­
ной депрессии. Это заболевание может быть связано со многими гена­
ми, но у части больных обнаруживается, что у них больше больных
родственников по материнской линии, чем по отцовской. В одной
работе было, в частности, обнаружено, что у 7 из 32 (22%) исследо­
ванных больных биполярной депрессией болезнь наследовалась в се­
мье исключительно по материнской линии (McMahon et al., 1995).
Это заставляет думать, что по крайней мере в некоторых случаях
биполярная депрессия может быть связана с митохондриальной на­
следственностью (Kato, 2001). '

Закон-Харли—Вайнберга

Популяционная генетика занимается генетической структурой по­пуляций. Понятие «популяция» относится к совокупности свободно скрещивающихся особей одного вида, длительно существующей на определенной территории (части ареала), и относительно обособ-

24 Глава 1. Введение в генетику человека

ленной от других совокупностей того же вида. Важнейший признак популяции — это относительно свободное скрещивание. Если возни­кают какие-то изоляционные барьеры, препятствующие свободному скрещиванию, то возникают новые популяции.

У человека, например, помимо территориальной изоляции, доста­точно изолированные популяции могут возникать на основе соци­альных, этнических или религиозных барьеров. Поскольку между популяциями не происходит свободный обмен генами, то они могут существенно различаться по генетическим характеристикам. Для то­го чтобы описывать генетические свойства популяции, вводится по­нятие генофонда — совокупности генов, встречающихся в данной популяции. Помимо генофонда важна также частота встречаемости гена, или частота встречаемости аллеля.

Знание того, как реализуются законы наследования на уровне по­пуляций, принципиально важно для понимания причин индивиду­альной изменчивости. Все закономерности, выявляемые в ходе пси­хогенетических исследований, относятся к конкретным популяциям. В других популяциях, с иным генофондом и другими частотами ге­нов, могут получаться отличающиеся результаты.

Пусть в популяции представлены два аллеля А и а, с частотой встречаемости соответственно р и q. Тогда

Несложные подсчеты показывают, что в условиях свободного скрещивания относительные частоты генотипов АА, Аа, аа будут со­ставлять соответственно p ², 2pq, q². Суммарная частота, естественно,

равна единице:

► Закон Харди-Вайнберга гласит, что в условиях идеальной популяции частоты генов и генотипов остаются постоянными от поколения к по­колению.

Условия выполнения закона Харди-Вайнберга:

♦ Случайность скрещивания в популяции. Это важное условие под­разумевает одинаковую вероятность скрещивания между всеми особями, входящими в состав популяции. Нарушения этого усло­вия у человека могут быть связаны с кровнородственными бра­ками. В этом случае в популяции повышается количество гомо­зигот На этом обстоятельстве даже основан метод определения частоты кровнородственных браков в популяции, которую вычис-

Закон Харди—Вайнберга 25

ляют, определяя величину отклонения от соотношений Харди— Вайнберга.

♦ Еще одна причина нарушения закона Харди-Вайнберга — это так
называемая ассортативность браков, которая связана с неслучай­ностью выбора брачного партнера. Например, обнаружена опре­деленная корреляция между супругами по коэффициенту интеллекта. Ассортативность быть может быть положительной или отрицательной и соответственно повышать изменчивость в попу­ляции или уменьшать ее (см. главу 3). Отметим, что ассортатив­ность влияет не на частоты аллелей, а на частоты гомо- и гетерозигот.

♦ Не должно быть мутаций.

♦ Не должно быть миграций как в популяцию, так и из нее.

♦ Не должно быть естественного отбора.

♦ Популяция должна иметь достаточно большие размеры, в противном случае даже при соблюдении остальных условий будут наблюдаться чисто случайные колебания частот генов (так назы­ваемый дрейф генов).

Эти положения, конечно, в естественных условиях в той или иной степени нарушаются. Однако в целом их влияние не так сильно выражено и в человеческих популяциях соотношения Харди-Вайн­берга, как правило, выполняются.

Закон Харди-Вайнберга позволяет подсчитывать частоты алле­лей в популяции. Рецессивные аллели проявляются в фенотипе, только если они оказываются в гомозиготном состоянии. Гетерозиготы фенотипически либо не отличаются от доминантных гомозигот, либо их можно идентифицировать с помощью специальных методов, подчас весьма сложных. С помощью закона Харди-Вайнберга такой подсчет гетерозигот можно легко сделать по формулам (1) и (2).

Произведем расчеты для рецессивной мутации, вызывающей за­болевание фенилкетонурию. Заболевание встречается у 1 человека на 10 тыс. Таким образом, частота встречаемости гомозигот q² (гено­тип аа) равна 0,0001. Частота рецессивного аллеля q определяется путем извлечения квадратного корня (q = ) и равна 0,01.

Частота доминантного аллеля будет равна

Отсюда легко определить частоту встречаемости гетерозигот Аа.

 

26 Глава 1. Введение в генетику человека

Рис. 1.10

Связь между частотами генов А и а и частотами генотипов АА, Аа, аа по формуле Хайди-Вайн­берга (по Дубинину, 1970)

2pq = 2 ∙ 0,99 x 0,01 = 0,0198 ≈ 0,02, т. е. она составляет приблизи­тельно 2%. Получается, что 1 человек из 50 является носителем гена фенилкетонурии. Эти данные показывают, какое большое число ре­цессивных генов остается в скрытом состоянии. На рис. 1.10 показа­на частота встречаемости гомозигот АА, аа и гетерозигот Аа в зави­симости от частот соответствующих аллелей Аи а.

Как уже было сказано выше, на частоту появления гомозиготных генотипов могут оказать влияние кровнородственные браки. При близкородственном скрещивании (инбридинге) частота гомозигот­ных генотипов увеличивается по сравнению с соотношениями закона Харди-Вайнберга. В результате этого вредные рецессивные мута­ции, определяющие заболевания, чаще оказываются в гомозиготном состоянии и проявляются в фенотипе. Среди потомства от кровно­родственных браков с большей вероятностью встречаются наследст­венные заболевания и врожденные уродства.

Оказалось, что и другие признаки испытывают достоверное влия­ние инбридинга. Показано, что с увеличением степени инбридинга снижаются показатели умственного развития и школьная успевае­мость. При увеличении коэффициента инбридинга на 10% коэффи­циент интеллекта снижается на 6 баллов (по шкале Векслера для де-

Контрольные вопросы 27

тей). Коэффициент инбридинга в случае брака двоюродных сибсов равен 1/16, для троюродных сибсов — 1/32.

В связи с повышением мобильности населения в развитых странах и разрушением изолированных популяций наблюдается снижение ко­эффициента инбридинга в течение всего XX в. На это также повлия­ло снижение рождаемости и уменьшение числа двоюродных сибсов.

При отдаленном скрещивании можно наблюдать появление гиб­ридов с повышенной жизнеспособностью в первом поколении. Это явление получило название гетерозиса. Причиной гетерозиса явля­ется перевод вредных рецессивных мутаций в гетерозиготное со­стояние, при котором они не проявляются в фенотипе.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение наследственности и изменчивости.

2. В чем суть хромосомной теории наследственности?

3. Какие гены называют аллельными?

4. Что такое генотип? Дайте определение фенотипа.

5. Какие формы изменчивости существуют?

6. Какие мутации не наследуются?

7. Назовите причины мутаций.

8. Дайте определение модификационной изменчивости.

9. Что такое норма реакции? Чем определяется норма реакции?

 

11. В чем проявляется явление доминирования? Что такое гомо- и
гетерозиготы?

12. Сформулируйте первый закон Менделя.

13. Приведите пример кодоминирования.

14. Какие гены называются плейотропными?

15. Приведите пример множественности аллелей.

16. Приведите пример взаимодействия генов.

17. Чем аутосомы отличаются от половых хромосом?

18. От чего зависит пол у человека?

19. Приведите пример наследования, сцепленного с полом.

20. Что такое цитоплазматическая наследственность?

21. При каких условиях выполняется закон Харди-Вайнберга? Как
он формулируется?

22. Каковы последствия инбридинга?

Глава 2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПСИХОГЕНЕТИКИ

Как уже указывалось во введении, психогенетика — это наука, изу­чающая роль наследственности и среды в формировании психиче­ских и психофизиологических свойств человека. В большинстве за­рубежных публикаций предпочитают говорить о генетике поведения человека (behavioral genetics). Суть от этого меняется мало — целью исследования в любом случае является попытка выяснить, каким об­разом генетические и средовые факторы участвуют в формировании фенотипа. Различия могут быть связаны с тем, какие фенотипиче-ские признаки включаются в анализ. В учебнике под редакцией И. В. Равич-Щербо (1999) приводятся доводы в пользу того, что тер­мин «генетика поведения» не совсем адекватен, поскольку единица анализа поведения — поступок, который нельзя считать признаком в генетическом понимании этого слова, а свойства психики, изуча­емые психогенетикой (коэффициент интеллекта, темперамент), не являются поведением.

На это можно очень просто возразить — обо всех этих свойствах (памяти, интеллекте, темпераменте) можно судить, только анализи­руя поведение человека, другого не дано. Что действительно важно иметь в виду, так это то, что особенности поведения человека или свойства его психики представляют собой особые признаки феноти­па. Психогенетический анализ поведения человека чрезвычайно сло­жен еще и потому, что для человека участие среды в формировании фенотипа заключается не просто в воздействии «здесь и сейчас». Среда представляет собой не только физическое окружение, но про­является главным образом в сложных и многочисленных культур­ных и социальных воздействиях, которые имеют свою историю.

Хочу сразу предупредить читателя. Если он захочет почерпнуть сведения по психогенетике из Интернета, то в ответ на запрос «пси­хогенетика» на него, скорее всего, обрушится лавина информации, не имеющей никакого отношения к науке. Всевозможные мистиче­ские секты, гуру и просто шарлатаны психогенетикой называют ми-

Определение психогенетики 29

стические способности с помощью психики воздействовать на гены и тем самым на наследственность.

Однако важный процесс определения круга проблем и задач, стоящих перед наукой психогенетикой, продолжается и совсем не­давно возникло новое понятие.

Поведенческая геномика — этот термин был введен для обозна­чения психологического уровня анализа работы генов (Plomin, Crab-be, 2000). Он возник по аналогии с функциональной геномикой, кото­рая изучает особенности функционирования генов на молекулярном уровне, включая взаимодействие продуктов деятельности генов — протеины. Уже есть термин для обозначения понятия геномики про­теинов — «протеомика» (proteomics). Протеомика решает необычай­но сложную задачу, поскольку сейчас уже понятно, что и после про­цессов транскрипции и трансляции информация, закодированная в генах, подвергается серьезной модификации. В арсенале функцио­нальной геномики появляются новые, все более эффективные мето­ды исследования. Например, разработаны методики, позволяющие «выключать» определенные гены или, наоборот, включать их в геном и изучать последствия таких манипуляций. Другой подход позволяет оценить экспрессию большого числа генов в определенных участках мозга после тех или иных событий. Например, при изучении синдро­ма абстиненции у линий мышей, хронически потребляющих алко­голь, было показано, что при абстиненции изменяется экспрессия около 100 генов.

Функциональная геномика пытается установить, как ген работа­ет, к чему приводит его активность, как она, в конечном счете, реали­зуется в фенотипе.

Поведенческая геномика — это направление исследований, иду­щее от уровня поведения, так сказать, «сверху вниз». Для понимания того, как работают гены, необходимо установить, как генетические эффекты взаимодействуют и коррелируют с воздействиями среды, индивидуальным опытом, какой вклад оказывают генные влияния в ходе развития, как они влияют на поведение и различные виды психопатологии. Это становится центральными вопросами для пове­денческой геномики помимо простой оценки наследуемости тех или иных психологических свойств.

Совсем недавно психологи считали, что характеристики поведе­ния человека почти целиком определяются воздействиями среды, в которой происходит развитие. Заслугой психогенетики является то, что она обратила внимание ученых на природу индивидуальных

30 Глава 2. Определение психогенетики

различий у человека. Современная дифференциальная психология уже немыслима без психогенетического подхода. Психогенетика по­казала, что абсолютно одинаковые воздействия могут приводить не к увеличению сходства, а к возникновению различий между людьми. Разные генотипы под влиянием одинаковых воздействий среды мо­гут формировать отличающиеся фенотипы.

Психогенетика существенно повлияла на психологию развития, заставив пересмотреть такие традиционные положения, как увеличе­ние роли воздействия среды в формировании черт личности по мере взросления. Другое центральное положение психологии развития, касающееся важности средовых влияний в формировании свойств, общих для членов семьи, также было поставлено под вопрос в ре­зультате психогенетических данных, показывающих, что одинако­вые средовые воздействия по-разному переживаются членами семьи и могут приводить к различиям для многих черт психики.

Более того, простое разделение генетических и средовых воздей­ствий в ряде случаев практически невозможно. Генотип может ак­тивно взаимодействовать со средой вплоть до того, что воздействия среды могут в какой-то степени предопределяться особенностями ге­нотипа. Обнаружение генотип-средовых взаимодействий, определе­ние их роли в формировании поведения является важной задачей психогенетики.

Для психологии важность психогенетики обусловливается тем, что она позволяет уточнить роль воздействий среды в развитии тех или иных особенностей личности. Психогенетика помогает выявить те компоненты среды, которые действительно способны повлиять на формирование особенностей поведения человека и свойств его пси­хики. До сих пор во многих работах, изучающих влияние психосоци­альных факторов на поведение человека, ошибочно предполагается наличие средовых воздействий, имеющих ключевое значение, там, где по крайней мере частично эффекты связаны с генетическими факторами. В настоящее время очень важно при планировании экс­периментов предусмотреть способы разделения эффектов воздейст­вия среды на индивида от влияний индивида на среду.

Необходимо также учитывать, что имеется большое количество данных, показывающих очень сильные индивидуальные различия в реакции на средовые воздействия. И нередко воздействия среды, яв­ляющиеся, например, фактором риска возникновения какой-нибудь патологии, ярче всего проявляются у тех индивидов, у которых име­ется генетически определенная предрасположенность.

Определение психогенетики 31

Следует указать на различия в подходах психогенетики и социо-биологии. Социобиология использует достижения этологии (науки о поведении животных в естественных условиях, преимущественно генетически обусловленном) для объяснения социального поведения человека. Она сравнивает социальное поведение животных и челове­ка и обнаруживает сходство определенных механизмов. Распростра­ненный подход — это сравнение особенностей поведения в популяци­ях человека, которые резко отличаются по культурным традициям. Например, способность улыбаться или поднимать брови при удивле­нии является общей для всех популяций человека. Естественно по­лагать, что подобное поведение генетически детерминировано, что существуют генетически контролируемые репертуары поведения. Однако переносить эти выводы на большинство аспектов поведения вряд ли разумно, так же как и преувеличивать роль ограничений, налагаемых биологией на социальные процессы у человека. Психо­генетика в отличие от социобиологии человека изучает не сходство поведения в различных популяциях, а индивидуальные различия человека в одних и тех же популяциях. Предметом психогенетики является природа индивидуальных различий человека.

Глава 3

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: