АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

НОРМА РЕАКЦИИ И ДИАПАЗОН РЕАКЦИИ

Еще два понятия, овладение которыми чрезвычайно важно для правильного понимания отношений между генотипом и фенотипом, — это «норма реакции» и «диапазон реакции». Семантические поля этих

двух понятий близки, однако между ними существуют весьма значи­мые различия. Описывая далее взаимоотношения между этими поня­тиями, мы сначала остановимся на том, что является для них общим, а затем — на их отличительных признаках.

Общее в понятиях нормы и диапазона реакции заключается в сле­дующем. Нормой (диапазоном) реакции данного генотипа называется система, описывающая множество фенотипов, существование кото­рых потенциально возможно в том случае, если данный генотип будет находиться во взаимодействии с определенными средами. Понятия и нормы, и диапазона реакции предполагают, что каждый генотип ас­социируется с определенным, характерным для него, рядом феноти­пов, формирующихся в разных средах. Упрощенно понятие нормы (диапазона) реакции можно представить следующим образом:

Различия в понятиях нормы и диапазона реакции состоят в следу­ющем. Рассмотрим гипотетический пример, касающийся фенотипи-ческого признака, который отражает какие-то специфические спо­собности. Предположим, существует 4 генотипа (1, 2, 3, 4), и все эти генотипы могут быть одновременно помещены в разные типы сред, отличающиеся друг от друга по уровню разнообразия и обогащеннос-ти. Схематически эта ситуация отражена на рис. \.5а. По оси абсцисс отложены «уровни» среды, а по оси ординат — условные фенотипи-ческие значения. Согласно рисунку, в обедненной среде разброс фе-нотипических значений относительно мал, и четыре генотипа прояв-

Рис. 1.5. Схематическое изображение зависимости фенотипических зна­чений от типов генотипа и среды, в которой данный генотип развивается.

а — Схематическая иллюстрация понятия «диапазон реакции» (ДР). Диапазон реакции обозначает разницу между фенотипическими значениями определенного генотипа в разных типах сред [по: Gottesman, 1963]. б — Схематическая иллюстрация понятия «норма реакции». Один и тот же генотип (Генотип₅ и Генотип₆) в разной среде дает разные фенотипы.

ляются в фенотипах, мало отличающихся друг от друга. Разброс фе­нотипических значений существенно возрастает в типичной среде и достигает максимума в среде обогащенной. Разница между значения­ми данного генотипа в обедненной и обогащенной средах называется диапазоном реакции этого генотипа.

Обратите внимание: понятие диапазона реакции подразумевает сохранение рангов фенотипических значений генотипов в разных сре-довых условиях. Например, Генотип1 ассоциируется с низкими фено­типическими значениями и в обедненной, и в обогащенной средах, в то время как Генотип4 является наиболее «процветающим» в любой среде. Соответственно, диапазон реакции Генотипа1 — наименьший,

а диапазон реакции Генотипа4 — наибольший. Иными словами, ос­новным допущением при интерпретации понятия «диапазон реакции» служит следующее предположение: существующие генотипы отлича­ются друг от друга таким образом, что фенотипические преимуще­ства каждого из этих генотипов постоянны, а фенотипические разли­чия, ассоциируемые с каждым из генотипов, становятся все более заметны по мере того, как среда становится все более благоприятной для развития данного фенотипического признака. Если взять в каче­стве примера математические способности, то носители Генотипа4 будут демонстрировать наивысшие значения как в обедненной, так и в обогащенной среде, причем чем благоприятнее среда, тем выше уровень математических достижений. Напротив, носители Генотипа1 будут иметь наименьшие фенотипические значения в любой среде, а фенотипические изменения, характеризующие этот фенотип при пе­реходе из одних средовых условий в другие, будут незначительны.

Добавим к изучаемым нами генотипам два новых — Генотип5 и Генотип6 (рис. 1.5б). Оказывается, что поведение этих двух генотипов в разных средах не соответствует ожиданиям о сохранении ранговых мест фенотипических выражений разных генотипов в варьирующих средовых условиях. Как показано на рис. 1.5б, максимальное феноти-пическое значение Генотипа5 наблюдается в типичной среде, в то время как обогащенная среда не является благоприятной для этого геноти­па — его фенотипическое значение уменьшается. В качестве возмож­ной иллюстрации данного феномена может быть использован хорошо известный из психологии развития факт: излишняя когнитивная сти­муляция многих (но не всех) младенцев часто приводит не к оптими­зации, а к расстройству их познавательной деятельности.

Генотип6, напротив, на переход от обедненной к типичной среде никак не реагирует, его фенотипическое значение остается неизмен­ным. Однако ситуация существенно меняется при изменении средо­вых условий на обогащенные: фенотипическое значение Генотипа6 резко и линейно возрастает. Примером подобной ситуации может слу­жить развитие музыкальных способностей, поскольку ребенок, осно­вываясь на своих природных задатках, должен овладеть мастерством, для обучения которому ему необходимо находиться в обогащенной среде, в то время как и обедненная, и типичная среды таких условий не дают.

Таким образом, несколько упрощая ситуацию, можно сказать, что понятие нормы реакции — более общее понятие, поскольку, ис­пользуя его, исследователь не должен делать никаких предположений о сохранении рангов фенотипов в разных средах. Для понятия же ди­апазона реакции допущение об определенном ранговом порядке фе­нотипов (и, соответственно, генотипов) в контексте разных средовых условий является критическим. В силу большей широты понятия нормы реакции далее в учебнике будет использоваться именно это понятие.

5-1432 65

Сегодня мы не располагаем аналитическими средствами, которые позволили бы нам предположить, что произойдет с индивидуумом, являющимся носителем определенного генотипа, если он будет по­мещен в среду, отличающуюся от любой предыдущей; поэтому опре­деление нормы реакции — задача экспериментальная. Каким образом норма реакции генотипа определяется в эксперименте? С этой целью генетически одинаковые организмы помещаются в разные среды, а фенотипы, развивающиеся в результате взаимодействия генотипа и различных сред, тщательно измеряются и описываются. В процессе генетического экспериментирования исследователь старается выделить для анализа ограниченное количество генов, детерминирующих оп­ределенные признаки. Исследователь также старается застраховаться от случайных влияний среды, работая в максимально контролируе­мых условиях. Понятно, что этот тип эксперимента возможен только с растениями или животными.

Задача определения набора сред, приводящих к проявлению од­ного и того же генотипа в разных фенотипах у человека (или опреде­ление нормы реакции данного генотипа), чрезвычайно сложна. Для изучения нормы реакции необходимо некоторое количество генети­чески идентичных особей, т.е. необходимы группы идентичных близ­нецов (пятерняшек, шестерняшек или, того лучше, двадцатерняшек), родители которых согласились бы разлучить детей при рождении и растить их в разных средовых условиях. Биологически задача создания генетически идентичных человеческих организмов очень трудна, но осуществима; с точки же зрения этики такой эксперимент в цивили­зованном обществе принципиально невозможен.

Не менее сложна задача определения параметров среды, существен­ных для развития изучаемого признака человека. Например, что являет­ся оптимальной средой для формирования интеллектуальной активнос­ти ребенка? Или уже: что в семейной среде стимулирует интеллектуаль­ную активность ребенка — количество книг, наличие компьютера или чтение сказок перед сном? Решая данные задачи, психогенетика нахо­дится в прямом и непосредственном контакте с психологией и, более того, зависит от нее, поскольку именно из психологии психогенетика должна получать сведения о том, какие конкретные средовые условия существенны для развития того или иного психологического признака.

«Норма реакции» является понятием по своей природе интерак-ционистским, т.е. подчеркивающим идею взаимодействия вовлечен­ных в развитие факторов генотипа и среды. Конкретный фенотип пред­ставляет собой реализацию конкретного генотипа в конкретных сре­довых условиях в соответствии с его нормой реакции, и процесс этого взаимодействия чрезвычайно сложен. Любое искусственное расчлене­ние и квалификация генотипических и средовых влияний на форми­рующийся организм является его упрощением, и это необходимо по­мнить при интерпретации психогенетических данных.

5. ДВА ПОДХОДА К АНАЛИЗУ СВЯЗЕЙ МЕЖДУ ГЕНОТИПОМ И ФЕНОТИПОМ

Между генотипом и фенотипом нет неопосредованной зависимо­сти. Между геном и первичным биохимическим проявлением его дей­ствия (например, синтезом какого-либо белка), с одной стороны, и влиянием этого гена на поведение — с другой, прямого соответствия не существует. Влияние генов на поведение имеет опосредованный характер. В той мере, в какой индивидуальные различия в психике и поведении передаются по наследству, они представляют собой ре­зультат сложнейших биохимических процессов. Непосредственное био­химическое проявление гена и его влияние на психологические осо­бенности разделены «горным хребтом» промежуточных биомолеку­лярных событий.

Для изучения зависимости между геном (или генотипом) и поведе­нием (или фенотипом) исследователи располагают двумя подходами. Разница этих подходов определяется начальной точкой движения: пер­вый подход предполагает движение от фенотипа к генотипу, второй — от генотипа к фенотипу. Отправляясь от наблюдаемого (от фенотипа), исследователь должен прежде всего удостовериться в том, что анали­зируемый признак действительно подвержен влиянию со стороны дан­ного гена, и только затем переходить к изучению последнего. В рамках этого подхода сначала изучаются законы передачи анализируемого признака по наследству, затем картируют* ген, детерминирующий развитие этого признака, а потом изучают генный продукт (белок).

Второй подход предполагает противоположное направление дви­жения — от гена (генов) к фенотипу. Данная аналитическая стратегия заключается в локализации изучаемого гена, определении его струк­туры и описании его нуклеотидов. Знание последовательности нукле-отидов на участке ДНК, функция которого неизвестна, позволяет сделать вывод о последовательности аминокислот в белке, за синтез которого этот участок отвечает. Зная такую последовательность, мож­но синтезировать искомый белок, а затем ввести его животному с целью изучения его функций. Инъекция «чужого» белка вызывает об­разование у животного специфических антител, которые дают воз­можность выяснить, в клетках какого типа производится изучаемый белок и какова его функция. Более того, зная нуклеотидную структуру гена, ответственного за производство изучаемого белка, исследова­тель может вызвать искусственные мутации гена. Изменив структуру данного белка, можно изучать изменения в фенотипе, вызываемые такими мутациями.

Психогенетика как наука, развивающаяся на стыке генетики и психологии, характеризуется двойственностью своих исследовательс-

* Картирование — составление генетических карт хромосом.

5* 67

ких задач: они пересекаются с задачами собственно генетическими и собственно психологическими. Конечной целью генетического иссле­дования человеческого организма, общей с целями генетических ис­следований других живых организмов, является идентификация гена (генов), ответственного за формирование тех или иных поведенчес­ких признаков, его положения на хромосомной карте и описание гена и его продуктов. Отсутствие продуктов этого гена — носителя опреде­ленного поведенческого признака — в организме человека или обна­ружение корреляции между мутацией гена и анализируемым призна­ком служат свидетельством того, что найденный ген вовлечен в фор­мирование и(или) проявление анализируемого признака.

После того как ген картирован и его продукт описан, изучение белка, синтез которого контролируется исследуемым геном, может привести к пониманию физиологического механизма изучаемого при­знака. Исследование физиологического механизма признака, в свою очередь, может помочь разработке профилактических программ (как биологических, так и небиологических), целью которых является уменьшение или полная остановка неблагоприятного влияния бел­ков, синтезируемых в результате вредоносных мутаций исследуемого гена. В конце концов, поняв систему, в которую вовлечен изучаемый ген, исследователи, возможно, смогут разработать программы, по­зволяющие заменять вредоносные аллели-мутанты новыми, «здоро­выми» вариантами гена.

Конечной целью психологического исследования является понима­ние этиологии и структуры анализируемого признака, обнаружение факторов, влияющих на его индивидуальное развитие, и тех характе­ристик среды (культурной, социальной, групповой, семейной или индивидуальной), которые позволяют влиять на развитие, а также макро- и микрофункционирование данного признака.

Психогенетические исследования подчиняются обеим целям, изу­чая генотип и среду в их непрерывном взаимодействии, объединяя в себе методологию и инструментарий обеих наук.

* * *

Изменчивость, межиндивидуальная вариативность — неизбежная форма существования живых организмов. Она формируется в резуль­тате взаимодействия наследственных и средовых факторов, комбина­ция которых уникальна для каждого живого организма.

Общие закономерности наследования признаков систематизиро­ваны в рамках хромосомной теории наследственности, центральные понятия которой — «хромосома», «генотип», «ген» и «аллель».

Продуктом реализации данного генотипа в данной среде является фенотип — наблюдаемые морфологические, физиологические, пси-

хологические характеристики организма. Фенотипы не наследуются, а формируются в течение жизни в результате взаимодействия геноти­па и среды. Одним из центральных понятий при описании этого взаи­модействия служит понятие «норма (диапазон) реакции».

Глава II

КЛАССИЧЕСКИЕ ЗАКОНЫ Г.МЕНДЕЛЯ

1. ГЕНИАЛЬНОЕ ПРЕДВИДЕНИЕ ИЛИ ТВОРЧЕСКАЯ УДАЧА?

Основные законы наследуемости были описаны более века назад чешским монахом Грегором Менделем (1822-1884), преподававшим физику и естественную историю в средней школе г. Брюнна (г. Брно). Мендель занимался селекционированием гороха, и именно гороху, научной удаче и строгости опытов Менделя мы обязаны открытием основных законов наследуемости*: закона единообразия гибридов пер­вого поколения, закона расщепления и закона независимого комби­нирования.

Г. Мендель не был пионером в области изучения результатов скрещива­ния растений. Такие эксперименты проводились и до него, с той лишь разни­цей, что скрещивались растения разных видов. Потомки подобного скрещи­вания (поколение F1) были стерильны, и, следовательно, оплодотворения и развития гибридов второго поколения (при описании селекционных экспе­риментов второе поколение обозначается F₂) не происходило. Другой осо­бенностью доменделевских работ было то, что большинство признаков, ис­следуемых в разных экспериментах по скрещиванию, были сложны как по типу наследования, так и с точки зрения их фенотипического выражения.

Гениальность (или удача?) Менделя заключалась в том, что в своих экс­периментах он не повторил ошибок предшественников. Как писала английс­кая исследовательница Ш. Ауэрбах, «успех работы Менделя по сравнению с исследованиями его предшественников объясняется тем, что он обладал двумя существенными качествами, необходимыми для ученого: способностью за­давать природе нужный вопрос и способностью правильно истолковывать ответ природы» [9]. Во-первых, в качестве экспериментальных растений Мен-

* Надо сказать, что некоторые исследователи выделяют не три, а два закона Менделя. Например, в руководстве «Генетика человека» Ф. Фогеля и А. Мотульс-ки (рус. изд. — 1989 г.) излагаются три закона, а в книге Л. Эрман и П. Парсонса «Генетика поведения и эволюция» (рус. изд. — 1984 г.) — два. При этом некоторые ученые объединяют первый и второй законы, считая, что первый закон является частью второго и описывает генотипы и фенотипы потомков первого поколения (F1). Другие исследователи объединяют в один второй и третий законы, полагая, что «закон независимого комбинирования» есть в сущности «закон независимости расщепления», протекающего одновременно по разным парам аллелей. Однако в отечественной литературе речь идет обычно о трех законах Менделя. Эту точку зрения принимаем и мы.

хологические характеристики организма. Фенотипы не наследуются, а формируются в течение жизни в результате взаимодействия геноти­па и среды. Одним из центральных понятий при описании этого взаи­модействия служит понятие «норма (диапазон) реакции».

Глава II

КЛАССИЧЕСКИЕ ЗАКОНЫ Г.МЕНДЕЛЯ

1. ГЕНИАЛЬНОЕ ПРЕДВИДЕНИЕ ИЛИ ТВОРЧЕСКАЯ УДАЧА?

Основные законы наследуемости были описаны более века назад чешским монахом Грегором Менделем (1822-1884), преподававшим физику и естественную историю в средней школе г. Брюнна (г. Брно). Мендель занимался селекционированием гороха, и именно гороху, научной удаче и строгости опытов Менделя мы обязаны открытием основных законов наследуемости*: закона единообразия гибридов пер­вого поколения, закона расщепления и закона независимого комби­нирования.

Г. Мендель не был пионером в области изучения результатов скрещива­ния растений. Такие эксперименты проводились и до него, с той лишь разни­цей, что скрещивались растения разных видов. Потомки подобного скрещи­вания (поколение F1) были стерильны, и, следовательно, оплодотворения и развития гибридов второго поколения (при описании селекционных экспе­риментов второе поколение обозначается F₂) не происходило. Другой осо­бенностью доменделевских работ было то, что большинство признаков, ис­следуемых в разных экспериментах по скрещиванию, были сложны как по типу наследования, так и с точки зрения их фенотипического выражения.

Гениальность (или удача?) Менделя заключалась в том, что в своих экс­периментах он не повторил ошибок предшественников. Как писала английс­кая исследовательница Ш. Ауэрбах, «успех работы Менделя по сравнению с исследованиями его предшественников объясняется тем, что он обладал двумя существенными качествами, необходимыми для ученого: способностью за­давать природе нужный вопрос и способностью правильно истолковывать ответ природы» [9]. Во-первых, в качестве экспериментальных растений Мен-

* Надо сказать, что некоторые исследователи выделяют не три, а два закона Менделя. Например, в руководстве «Генетика человека» Ф. Фогеля и А. Мотульс-ки (рус. изд. — 1989 г.) излагаются три закона, а в книге Л. Эрман и П. Парсонса «Генетика поведения и эволюция» (рус. изд. — 1984 г.) — два. При этом некоторые ученые объединяют первый и второй законы, считая, что первый закон является частью второго и описывает генотипы и фенотипы потомков первого поколения (F1). Другие исследователи объединяют в один второй и третий законы, полагая, что «закон независимого комбинирования» есть в сущности «закон независимости расщепления», протекающего одновременно по разным парам аллелей. Однако в отечественной литературе речь идет обычно о трех законах Менделя. Эту точку зрения принимаем и мы.

дель использовал разные сорта декоративного гороха внутри одного рода Pisum. Поэтому растения, развившиеся в результате подобного скрещивания, были способны к воспроизводству. Во-вторых, в качестве эксперименталь­ных признаков Мендель выбрал простые качественные признаки типа «или/ или» (например, кожура горошины может быть либо гладкой, либо сморщен­ной), которые, как потом выяснилось, контролируются одним геном. В-третьих, подлинная удача (или гениальное предвидение?) Менделя заключалось в том, что выбранные им признаки контролировались генами, содержавшими ис­тинно доминантные аллели, И наконец, интуиция подсказала Менделю, что все категории семян всех гибридных поколений следует точно, вплоть до пос­ледней горошины, пересчитывать, не ограничиваясь общими утверждениями, суммирующими только наиболее характерные результаты (скажем, таких-то семян больше, чем таких-то).

Мендель экспериментировал с 22 разновидностями гороха, отличавши­мися друг от друга по 7 признакам (цвет, текстура семян). Свою работу Мен­дель вел восемь лет, изучил 10 000 растений гороха. Все формы гороха, кото­рые он исследовал, были представителями чистых линий; результаты скре­щивания таких растений между собой всегда были одинаковы. Результаты работы Мендель привел в статье 1865 г., которая стала краеугольным камнем генетики. Трудно сказать, что заслуживает большего восхищения в нем и его работе — строгость проведения экспериментов, четкость изложения резуль­татов, совершенное знание экспериментального материала или знание ра­бот его предшественников.

Коллеги и современники Менделя не смогли оценить важности сделан­ных им выводов. По свидетельству А.Е. Гайсиновича [34], до конца XIX в, ее цитировали всего пять раз, и только один ученый — русский ботаник И.О. Шмальгаузен — оценил всю важность этой работы. Однако в начале XX столетия законы, открытые им, были переоткрыты практически одновре­менно и независимо друг от друга учеными К. Корренсом, Э. Чермаком и К. де Фризом. Значимость этих открытий сразу стала очевидна научному со­обществу начала 1900-х годов; их признание было связано с определенными успехами цитологии и формированием гипотезы ядерной наследственности*.

2. ЗАКОН ЕДИНООБРАЗИЯ ГИБРИДОВ

ПЕРВОГО ПОКОЛЕНИЯ (ПЕРВЫЙ ЗАКОН МЕНДЕЛЯ)

Данный закон утверждает, что скрещивание особей, различаю­щихся по данному признаку (гомозиготных по разным аллелям), дает генетически однородное потомство (поколение F1), все особи кото­рого гетерозиготны. Все гибриды F1 могут иметь при этом либо фенотип одного из родителей (полное доминирование), как в опытах Менде­ля, либо, как было обнаружено позднее, промежуточный фенотип (неполное доминирование). В дальнейшем выяснилось, что гибриды первого поколения F1, могут проявить признаки обоих родителей (кодо-минирование). Этот закон основан на том, что при скрещивании двух гомозиготных по разным аллелям форм (АА и aа) все их потомки оди­наковы по генотипу (гетерозиготны — Аа), а значит, и по фенотипу.

* Интересующимся историей генетики можно посоветовать прекрасное изло­жение ее в книге А.Е. Гайсиновича «Зарождение и развитие генетики» (М., 1988).

3. ЗАКОН РАСЩЕПЛЕНИЯ (ВТОРОЙ ЗАКОН МЕНДЕЛЯ)

Этот закон называют законом (независимого) расщепления. Суть его состоит в следующем. Когда у организма, гетерозиготного по ис­следуемому признаку, формируются половые клетки — гаметы, то одна их половина несет один аллель данного гена, а вторая — другой. Поэтому при скрещивании таких гибридов F1 между собой среди гиб­ридов второго поколения F2 в определенных соотношениях появляют­ся особи с фенотипами как исходных родительских форм, так и F1

В основе этого закона лежит закономерное поведение пары гомо­логичных хромосом (с аллелями А и а), которое обеспечивает образо­вание у гибридов F1 гамет двух типов, в результате чего среди гибри­дов F2 выявляются особи трех возможных генотипов в соотношении 1АА: 2Аа: 1аа. Иными словами, «внуки» исходных форм - двух гомо­зигот, фенотипически отличных друг от друга, дают расщепление по фенотипу в соответствии со вторым законом Менделя.

Однако это соотношение может меняться в зависимости от типа наследования. Так, в случае полного доминирования выделяются 75% особей с доминантным и 25% с рецессивным признаком, т.е. два фе­нотипа в отношении 3:1. При неполном доминировании и кодомини-ровании 50% гибридов второго поколения (F2) имеют фенотип гиб­ридов первого поколения и по 25% — фенотипы исходных родитель­ских форм, т.е. наблюдается расщепление 1:2:1.

Приведем некоторые примеры этих типов наследования.

ДОМИНАНТНОЕ НАСЛЕДОВАНИЕ: БОЛЕЗНЬ ГЕНТИНГТОНА (ХОРЕЯ ГЕНТННГТОНА)

Хорея Гентингтона (ХГ) — дегенеративное заболевание нервных клеток в базальных структурах переднего мозга. Оно начинается с из­менений личности больного и сопровождается прогрессирующей за­бывчивостью, слабоумием и появлением непроизвольных движений. Обычно заболевание диагностируется в зрелом возрасте (45-60 лет), и в течение последующих 15-20 лет пациент полностью теряет конт­роль над моторикой и когнитивной сферой. Способ лечения этого за­болевания пока неизвестен. Частота встречаемости ХГ составляет при­мерно 1 на 20 000 человек, т.е. примерно четверть миллиона человек на земном шаре сегодня больны или в скором времени заболеют ХГ.

При изучении родственников больных ХГ выяснилось, что это заболевание может быть прослежено в семьях пациентов на много поколений назад и что ХГ наследуется согласно определенному меха­низму: по крайней мере один из родителей каждого пациента страдал этим заболеванием и примерно половина детей этих больных также страдают им. Рис. 2.1 представляет собой иллюстрацию родословной семьи пробанда — носителя заболевания, страдающего ХГ.

ХГ передается по наследству как доминантный признак. Инди­видуум, страдающий ХГ, являет­ся носителем одного доминантно­го аллеля (X), вызывающего раз­витие заболевания, и одного нормального (рецессивного) ал­леля (х). Крайне редки случаи,

Рис, 2.1, Пример родословной ее- когда пациент имеет два доминан- мьи, в которой хорея Гентингтона _{тных аллеля} _ эта ситуация пред-передается по наследству (один из полагает, что оба родителя тако-родитеяей пробанда также страдает _{го пациента страдают Х}Г. Люди, этим заболеванием). _{н£ страдающие хг} обладают дву-

D -мужчина; о -Женщина; П-О- мя рецессивными аллелями (хх). супружеская пара; l-g³ - супружеская Родитель, страдающий ХГ, чаще пара и их ребенок; ♦ или ■-носитель _всег0 является носителем геноти-заболсвания; ^Л или ^М — пробонд - _Па Хх и в момент скрещивания носитель заболевания, через которого порождает гамету (яйцо или спер-были собраны сведения о родословной. _мий\ _{либо с} х, либо с х аллелем. (Подробнее о правилах составления гс- _г

Фактических Древ см. гл. VII.) ^Гаметы нормального родителя

всегда содержат рецессивные ал­лели х. Четыре возможных комби­нации этих аллелей показаны на рис. 2.2. Дети таких родителей всегда наследуют один здоровый аллель, передаваемый по наследству нор­мальным родителем. Однако, поскольку при зачатии аллели родите­лей комбинируются по случайному закону, для каждого из потомков вероятность наследования аллеля X от родителя, страдающего ХГ,

Рис. 2.2. Схема скрещивания: аллельный механизм наследования хореи Гентингтона (пример доминантного наследования).

[Х] — доминантный аллель, вызывающий развитие ХГ; [х] — рецессивный аллель (здоровый).

составляет 50%. Этим и объясняется тот факт, что у родителей, пора­женных ХГ, только 50% детей страдают тем же заболеванием.

Для ХГ характерна одна особенность: первые симптомы этого за­болевания проявляются лишь в зрелом возрасте, т.е. тогда, когда боль­шинство людей уже создали семью и обзавелись детьми. В ином случае пациенты, страдающие ХГ, вообще не могли бы иметь потомков, так как умирали бы до наступления половой зрелости. Передача по на­следству доминантного аллеля X возможна именно потому, что его летальный эффект не проявляется до начала репродуктивного периода.

Эта особенность развития ХГ создает чрезвычайно щепетильную психо­логическую ситуацию. В 1993 г. ученые открыли ген на хромосоме 4, вызы­вающий ХГ, и разработали молекулярно-генетический метод, позволяющий тестировать каждого человека с тем, чтобы определить, является ли данный индивидуум носителем патологического аллеля-мутанта (аллеля X).

Представьте себе следующую ситуацию. Ваши бабушка и дедушка по материнской линии умерли достаточно рано, и в семье не сохранилось ника­ких свидетельств того, что один из них, возможно, был носителем гена ХГ. Вашей матери 53, она больна ХГ. Вам 30, и у Вас есть возможность обратить­ся в лабораторию клинической генетики с тем, чтобы Вам сказали, являетесь Вы носителем гена X или нет. Вероятность того, что Вы — носитель этого гена, достаточно велика и составляет приблизительно 50%. Захотите ли Вы пройти подобный тест?

Исследования показывают, что большинство взрослых людей, для кото­рых риск развития ХГ высок (поскольку один из родителей болен), предпочи­тают подобный тест не проходить. Этот тест, однако, имеет принципиально другое значение в пренатальной диагностике, когда заранее можно опреде­лить, является ли развивающийся организм носителем аллеля X. Ранняя пре-натальная диагностика позволяет родителям сделать осмысленный выбор относительно жизни их будущего ребенка, а также создает возможность ран­него пренатального клинического вмешательства.

РЕЦЕССИВНОЕ НАСЛЕДОВАНИЕ: ФЕНИЛКЕТОНУРИЯ

Закон расщепления объясняет и наследование фенилкетонурии (ФКУ) — заболевания, развивающегося в результате избытка важной аминокислоты — фенилаланина (Phe) в организме человека. Избыток фенилаланина приводит к развитию умственной отсталости. Частота встречаемости ФКУ относительно низка (примерно 1 на 10 000 ново­рожденных), тем не менее около 1% умственно отсталых индивидуу­мов страдают ФКУ, составляя, таким образом, сравнительно боль­шую группу пациентов, умственная отсталость которых объясняется однородным генетическим механизмом.

Как и в случае ХГ, исследователи изучали частоту встречаемости ФКУ в семьях пробандов. Оказалось, что пациенты, страдающие ФКУ, обычно имеют здоровых родителей. Кроме того, было замечено, что ФКУ чаще встречается в семьях, в которых родители являются кров­ными родственниками. Пример семьи пробанда, страдающего ФКУ,

оказан на рис. 2.3: больной ребенок родился у фенотипи­чески здоровых родителей- кровных родственников (дво­юродных брата и сестры), но сестра отца ребенка страдает ФКУ.

ФКУ передается по рецес­сивному типу наследования, т.е. генотип больного содержит два аллеля ФКУ, полученные от обоих родителей. Потомки,

Рис. 2.3. Пример родословной семьи, в которой ФКУ передается по наследству (тетя пробанда страдает этим заболеванием).

Двойная линия между супругами обозначает кровнородственный брак. Остальные

обозначения те же, что и на рис. 2. 1

которые имеют только один такой аллель, не страдают за­болеванием, но являются но­сителями аллеля ФКУ и могут передать его своим детям. На рис. 2.4 показаны пути насле­дования аллелей ФКУ от двух фенотипически нормальных

родителей. Каждый из родите­лей имеет один аллель ФКУ и один нормальный аллель. Вероятность того, что каждый ребенок может унаследовать аллель ФКУ от каждо­го из родителей, составляет 50%. Вероятность того, что ребенок унас­ледует аллели ФКУ от обоих родителей одновременно, составляет 25% (0,5 х 0,5 = 0,25; вероятности умножаются, поскольку события насле­дования аллелей от каждого из родителей независимы друг от друга). Ген ФКУ и его структурные варианты, встречающиеся в разных популяциях, хорошо изучены. Знания, имеющиеся в нашем распоря-

Родители

Гаметы

Потомки

Рис. 2.4. Схема скрещивания: аллельный механизм наследования ФКУ.

Ф — доминантный аллель («здоровый»); [ф] — рецессивный аллель, вызывающий развитие заболевания. ФФ, Фф — фенотипически нормальные дети (их 75%); толь­ко 25% имеют нормальный генотип (ФФ); еще 50% фенотипически здоровы, но являются носителями аллеля ФКУ (Фф). Оставшиеся 25% потомков — больны (1Ф11Ф1)-

жении, позволяют проводить своевременную пренатальную диагнос­тику с тем, чтобы определить, унаследовал ли развивающийся заро­дыш две копии аллеля ФКУ от обоих родителей (факт такого наследо­вания резко повышает вероятность заболевания). В некоторых странах, например в Италии, где частота встречаемости ФКУ достаточно вы­сока, такая диагностика проводится в обязательном порядке для каж­дой беременной женщины.

Как уже отмечалось, ФКУ чаще встречается среди тех, кто всту­пает в брак с кровными родственниками. Несмотря на то что встреча­емость ФКУ сравнительно низка, примерно 1 человек из 50 является носителем аллеля ФКУ. Вероятность того, что один носитель аллеля ФКУ вступит в брак с другим носителем такого аллеля, составляет примерно 2%. Однако при заключении брака между кровными род­ственниками (т.е. если супруги принадлежат к одной родословной, в которой аллель ФКУ передается по наследству) вероятность того, что оба супруга окажутся носителями аллеля ФКУ и одновременно пере­дадут два аллеля будущему ребенку, станет значительно выше 2%.

Дата добавления: 2015-09-27 | Просмотры: 719 | Нарушение авторских прав