АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Модификационная изменчивость,

или проблема "генотип-среда"

Модификационная изменчивость отражает изменения фенотипа под действием средовых условий, не затрагивающих генотип, но опре­деляемых им.

Интенсивность модификационных изменений пропорциональна степени, силе и продолжительности действия на организм фактора, ее вызывающего.

Фенотип индивидуума зависит, в целом, от его генотипа и факторов внешней среды, в которой он существует. Даже в тех случаях, когда различия между признаками чисто генетические, то для вы­явления этих признаков необходимы определенные условия внешней среды, и, наоборот, различия обусловленные исключительно факторами среды, касаются признаков, определяемых генетически. Например, у жителей высокогорья уровень гемоглобина и эритроцитов в крови зна­чительно выше (на 30%), чем у жителей равнин. Однако, способность к изменению числа эритроцитов в зависимости от парциального давле­ния кислорода обусловлена генетически.

В большинстве случаев раз­личия между индивидуумами определяются двумя группами факторов - генетическими и средовыми. Различия в росте обусловлены генетичес­ки, но и они подвержены влиянию внешней среды. Рост сущест­венно зависит от питания, климатических условий и т.д. В таких случаях приходится анализировать то, что Добжанский назвал "нормой реакцией" организма, определив её как "…полный спектр, весь репер­туар различных путей развития, которые могут выявиться у носителей данного генотипа в любой среде". Наследственная основа модификаций связана с генотипической нормой реакции.

Норма реакции - пределы, в которых возможно варьирование (изменение) признаков у данного генотипа. Иначе говоря, организм наследует не признак как таковой, а способность формировать фенотип в опре­деленном диапазоне изменений в конкретных условиях среды.

Для характеристики модификаций используются следующие показатели статистического анализа: среднее арифметическое, коэффициент вариации, дисперсия. Иногда используют графические построения вариационных кривых, характеризующих динамику признаков. Модификационная (вариационная) кривая – это кривая, параметры которой характеризуют коли­чественный признак и его вариацию.

Закономерность этой кривой заключена в том, что чем меньше отдельные значения отклоняются от сред­ней, тем чаще они встречаются и, наоборот.

Модификационный размах - широта модификационных изменений признака или организма, характеризующаяся по крайним отклонениям от среднего проявления признака.

Мерой, характеризующей роль факторов наследственности и среды в определении фенотипической вариабельности, является насле­дуемость. Наследуемость (Н) - обозначает ту часть общей фенотипи­ческой изменчивости, которая обусловлена генетическими различиями (Lush, 1943). Поскольку применительно к человеку анализ взаимодействия ге­нетических факторов и факторов внешней среды проводить, как это делают в популяциях животных и растений, невозможно, пользуются обычно наиболее адекватным близнецовым методом, который позволяет оценить относительную роль каждой группы факторов в возникновении разли­чий между индивидуумами.

3.3. Взаимодействие генов и психическая индивидуальность человека («психофен»)

Известный генетик П.Ф. Рокитский (1980) писал: "…нельзя про­тивопоставлять, так сказать, "душевные", или психические признаки, телесным,... о более простых элементах психической деятельности человека и о значении в них генетических факторов известно нема­ло; …принципиально такое же положение и с более сложными ин­тегративными элементами человеческой психики, в основе этих явле­ний лежит непрерывное взаимодействие генов на каждой стадии разви­тия и их взаимодействие со средой".

Практически все психологические признаки и функции формируются в норме при участии нескольких генов, взаимодействие между которыми отражаются на проявлении психологического фенотипа (“психофена”). В таких случаях говорят о поли­генном наследовании. Психологический признак – это событие, а не структура.

Большинство ученых, работающих в области ге­нетики биоритмов, склоняются к их полигенному контролю. Выделяют три основные типа взаимодействия неаллельных генов: комплементар­ность и эпистаз (для качественных признаков) и полимерию - для ко­личественных признаков. Кроме того в генотипе человека существуют гены, называемые модификаторами, которые регулируют активность других генов, усиливая или ослабляя их проявления. Получается, что в формировании признаков, кроме "основных" генов, принимают участие гены - модификаторы.

Такой тип наследования встречается очень часто.

 

 

Психические заболевания, например, шизофрения и маниакально-депрессив­ное (биполярное) расстройство имеют многоообразие клинических форм, это может быть связано с множественными формами аномалий ге­нетических дефектов, влиянием генов-модификаторов, плейотропным эффектом, а также средовыми факторами. Гены-модификаторы у людей выявляются очень сложно. Поэтому признание существования генов-модификаторов не помогает предсказать специфический характер проявления признака в будущих поколениях. И все же важно знать о тех осложнениях которые могут быть вызваны генами-модификаторами. Природа действия генов-модификаторов не может быть выяснена: то ли это истинные гены-модификаторы, влияющие на действие основных генов или это эффект плейотропии.

Явления взаимодействия генов указывают на целостность гено­типа при индивидуальном развитии особи, а признание принципа взаи­модействия допускает, что все гены прямо или апосредованно взаимосвязаны в своем действии. Исходя из этого мы можем сказать, что и один ген может влиять на несколько признаков. Такое множественное действие гена называют плейотропией. При плейотропии гены взаимодействуют на уровне продуктов контролируемых ими реакций, т.е. каждый ген ответственен за определенный этап метаболизма. Нарушения метабо­лизма на каком-либо из этапов отразятся на последующих (т.е. на нескольких элементарных признаках), например, синдром Лоренца - Муна - Барде - Бидля (описан 1886). Ми­нимальные признаки синдрома: ожирение, гипогонадизм, умственная отсталость, пигментная дегенерация сетчатки и полидактилия. Счи­тают, что столь разные признаки могут быть связаны с проявлением генной мутации (аутосомно-рецессивной), которая вызвала столь раз­нообразные изменения. Заболевание имеет различную пенет­рантность (проявление) по признакам: ожирение отмечается у 91% больных (прояв­ляется на первом году жизни - с возрастом прогрессирует), умствен­ная отсталость проявляется в 86% случаях, пигментная дегенерация сетчатки 90%, к 20-ти годам 75% больных слепнут, полидактилия об­наруживается у 75% больных и сочетается с синдактилией и брахидак­тилией.

Рецессивный ген фенилкетонурии также оказывает плейотропный эффект. Люди, гомозиготные по этому гену и прошедшие курс лече­ния, отличаются от здоровых людей уровнем содержания фенилаланина в крови, коэффициентом умственного развития (IQ), размером головы и интенсивностью цвета волос. Плейотропная генная мутация может быть в отношении одних признаков рецессивной, в отношении других доминантной.

Термины пенетрантность и экспрессивность были предложены Н.В. Тимофеевым-Ресовским в 1927г.

Пенетрантность характеризуется частотой или вероятностью проявления аллеля определенного гена, и определяется процентом особей популяции, у которых он фенотипически проявился. Различают полную пенетрантность (проявление признака наблюдается у всех особей) и не­полную (у части особей). Количественно пенетрантность выражается долей особей в процентах, у которых данный аллель проявляется. Так, например, пенетрантность врожденного вывиха бедра у человека составляет 25%, это указывает на то, что лишь у 1/4 генотипов, не­сущих определенный ген, проявляется его фенотипический эффект.

Механизм неполной пенетрантности - взаимодействие гене­тических и средовых факторов. Знание пенетрантности определенных аллелей необходимо в медико-генетическом консультировании для оп­ределения возможного генотипа "здоровых" людей, в роду которых встречались наследственные болезни.

Экспрессивность (англ. expressivity) - степень фенотипи­ческого проявления гена, как мера силы его действия, определяемая по степени развития признака. Экспрессивность у обоих полов может быть одинаковой или различной, постоянной или вариирующей, если выраженность признака при одинаковом генотипе колеблется от особи к особи. При отсутствии изменчивости признака, контролируемого данным аллелем, говорят о постоянной экспрессивности (однознач­ная норма реакции).

Другой вид экспрессивности - изменчивая или вариабельная, в основе которой лежат различные механизмы: влияния условий внешней среды (модификации) или генотипической среды (при взаимодействии генов). Степень экспрессивности оценивается коли­чественно с помощью статистических показателей. В случаях крайних вариантов изменения экспрессивности (полное отсутствие признака) используют дополнительную характеристику - пенетрантность. Хорея Гентингтона может служит примером неполной пенетрантности и варь­ирующей экспрессивности проявления доминантного гена. Возраст пер­вого появления хореи Гентингтона разнообразен (см. табл. 3). Известно, что у некоторых носителей она так и не проявится (непол­ная пенетрантность), кроме того, этот ген имеет варьирующую экс­прессивность, так как носители заболевают в различном возрасте.

Характер изменений вызываемых двумя группами факторов, час­то бывает сходным: фактор внешней среды и аномальные гены вызыва­ют порой сходные эффекты. Например, у женщин, перенесших краснуху на ранних сроках беременности, часто родятся глухонемые дети и дети с врожденной катарактой. Фенотипы этих отклонений не отличи­мы от соответствующих генетических аномалий. Такие изменения относят к фенокопиям.

Фенокопия - изменение признака под влиянием внешних факторов в процессе его развития, зависящего от определенного генотипа, ве­дущая к копированию признаков, характерных для другого генотипа или его отдельных элементов. Такие изменения вызваны факторами внешней среды, однако их фенотип напоминает (копирует) проявление наследственных синдромов. Возникшие фенотипические модификации не наследственны (генотип не изменяется). Фенотипическая идентич­ность эффекта мутаций и фенокопии не всегда указывают на прямую связь между действием внешних условий и данной мутацией, т.к. раз­витие признака идет через ряд связанных между собой звеньев. Конечный фенотипический эффект может не зависеть от того, какое количество звеньев цепи было включено или изменено.

Установлено, что возник­новение фенокопий связано с влиянием внешних условий на определен­ную ограниченную стадию развития (воздействия до или после прохож­дения такой чувствительной фазы не приводят к развитию фенокопий). Более того, один и тот же агент, в зависимости от того, на какой фа­зе он действует, может копировать разные мутации, или же одна стадия реагирует на один агент, другая - на другой. Для получения одной и той же фенокопии могут быть использованы разные агенты, что указы­вает на отсутствие связи между результатом изменения и воздейству­ющим фактором. Относительно легко воспроизводятся сложнейшие гене­тические нарушения развития, тогда как копировать признаки значи­тельно труднее. Это указывает на то, что легче изменить вторичные реакции, чем повлиять непосредственно на действие гена.

Таблица 3

Дата добавления: 2015-09-27 | Просмотры: 884 | Нарушение авторских прав