Группа крови АВ:

6. гетерозиготы - IА IB.

Люди с группой крови 0 - это всегда гомозиготы, люди с группой крови АВ - это всегда гетерозиготы, а среди людей с группами А и В могут встречаться и гомо- и гетерозиготы. Доминирования в данном случае не наблюдается, но нет и промежуточных форм, и люди с типом крови АВ одновременно проявляют признаки группы А и группы В.

Гены в популяциях.

В качестве удобной модели расщепления по одной паре аллелей может служить наследование групп крови системы MN. Группа крови этой системы определяется двумя аллелями М и N. Гомозтготы ММ имеют группу крови М, гомозиготы NN имеют группу крови N, а гетерозиготы MN имеют группу крови MN.           Рассмотрим замкнутую человеческую популяцию, в которой имеется какое-то количество аллелей М и какое-то количество аллелей N. В принципе, частота встречаемости аллелей М и N в популяции может меняться от 100% М, когда вся популяция представлена только гомозиготами ММ, до 100% N, когда вся популяция представлена только гомозиготами NN. Если аллели встречаются с одинаковой частотой, то частота встречаемости каждого из них составит 50%, или 0,5. Предположим, что в нашей популяции представлены не только гомозиготы одного типа, а все три типа сочетаний аллелей, и частота встречаемости каждого аллеля составляет 0,5. Понятно, что в такой популяции с равной вероятностью будут производиться гаметы, несущие аллель М и аллель N, т.е. частоты встречаемости этих гамет также будут равны 0,5.           В реальных популяциях, как правило, наблюдаются самые различные частоты встречаемости аллелей, к тому же между аллелями могут существовать отношения доминантности и рецессивности, и гетерозиготы по внешней выраженности признака могут совпадать с доминантным типом гомозигот, т.е. частоты встречаемости самого признака будут отличаться от частот встречаемости гомозигот и гетерозигот.

 Количественная изменчивость и методы ее описания

1. Требования к психологическим измерениям в генетике поведения соответствуют основным требованиям психометрики (надежность, валидность, репрезентативность).

2. Распределение частот встречаемости различных количественных значений признака в популяции характеризуются двумя статистическими величинами - центральной тенденцией (мода, медиана, среднее) и разбросом значений вокруг среднего (дисперсия).

3. Дисперсия характеризует межиндивидуальные различия (изменчивость, вариативность).

4. Генетика поведения изучает природу индивидуальных различий.

Лекция 5.

Генотип. Фенотип.

Генотип – эта вся совокупность генов данного организма, свой генотип каждый человек получает в момент зачатия и несет его всю жизнь. Генотип постоянен. Он остается неизменным. Меняется только активность генов. Генотип не надо путать с геномом. Геном – это совокупность генов характерна для гаплойдного набора хромосом особи данного вида. Геном является характеристикой вида, а генотип отдельной особи.

Фенотип – любые проявления организма в каждый момент его жизни. Фенотип включает в себя: внешний вид, внутреннее настроение, любые формы поведения, физиологические реакции в текущий момент жизни. Сложными фенотипами являются все поведенческие реакции, например почерк каждого человека является фенотипом.

Если генотипы наследуются и остаются неизменными в течении жизни, то фенотип большей части не наследуется, он развивается и является следствием наших генотипов лишь в определенной мере поскольку становление фенотипов играют условия внешней среды. Весь процесс развития человека от оплодотворения до взрослого организма происходит под влияние не только генотипа но и различных условий внешней среды в котором находится растущий организм, поэтому необычайная изменчивость свойственная живым организмам обусловлена не только огромным разнообразием генотипа возникающих в следствии рекомбинации генов, но в значительной степени объясняется тем, что отдельные индивиды развиваются в различных условиях среды. Фенотип представляет собой результат взаимодействия генотипа и среды, именно в процессе этого взаимодействия и возникает то многообразие фенотипических проявлений, которое характерно для большинства признаков человека, относящихся к категории количественных.

 В 1910 году Г. Нильссон-Эле изучал наследование окраски зерен у пшеницы и овса и при дигибридном расщеплении получал, в отличие от уже знакомого нам соотношения 9 : 3 : 3 : 1, особое соотношение - 15 : 1. 15/16 зерен были окрашенными и лишь 1/16 - белыми. Такое расщепление Г. Нильссон-Эле объяснил сходным действием нескольких генов. Такие гены называют полимерными. Это означает, что два или более генов вызывают развитие одного и того же признака. Во всех половых клетках кроме одной обязательно присутствует один доминантный аллельный признак. Существуют специально выведенные животные которые имеют однородные генетические популяции (клоны), на которые внешние признаки не влияют. Это получается путем близкородственным скрещиванием (инбридинг).

Норма реакции – специфический характер реакции данного генотипа на изменения окружающих условий среды.

Различия в характере действия интенсивности стимула связано со свойствами ЦНС, где фенотипом выступает время сенсомоторной реакции, а среда является разна интенсивность звука. Каждый человек обладает уникальным генотипом, а так же уникальной нормой реакций на те или иные средовые воздействия. Т.е. каждый генотип по своему реагирует на одни и те же условия среды, следовательно поместив группу идей в какие-нибудь специализированные условия среды мы не вправе ожидать одинакового результата от всех детей. Каждй ребенок будет реагировать по своему и характеризоваться своим уровнем достижений в соответствии с нормой реакции генотипа, каждый из нас генетически уникален, поэтому надо считаться с этим в практике обучения и воспитания, создавая максимальное разнообразие средовых условий развития.

Вывод:

1. Вся совокупность генного организма составляет его генотип

2. Любые проявления организма в каждый момент жизни составляет фенотип

3. Фенотип есть результат взаимодействия генотипа со средой

4. Количественная изменчивость может возникать в результате полимерного действия многих генов на один признак

5. Дисперсия количественного признака, возникающая за счет действия генов носит название генетической дисперсии

6. Количественная изменчивость может возникать под действием факторов среды

7. Дисперсия количественного признака, возникающая за счет средовых влияний называют средовой дисперсией

8. Генотипы по разному реагируют на одни и те же изменения среды

9. Специфический характер реакции данного генотипа на изменение окружающих условий носит название норма реакции

10. Генотипы отличаются от своей чувствительности к среде постоянно

11. Фенотипическая изменчивость в популяции складывается из генетической и средовой изменчивости

12. Представляет собой сумму его генетической и средовой дисперсии

Показатель наследуемости количественной генетики.

В количественной генетике долю генетической составляющей в общей фенотипической дисперсии признака принято называть наследуемостью в широком смысле слова, или просто наследуемостью.  Наследуемость – есть величина генетической дисперсии деленная на общую дисперсию.

Наследуемость умственных способностей составляет 70 -80 % это привело к тому что общество в целом оказало некоторых странах влияние на социальную политику в отношении умственно-неполноценных людей

Если коэффицент интеллекта имеет такую особенность, стоит ли тратить силы и средства на специальное обучение индивидов с низким интеллектом?

Наследуемость может изменяться и в том случае когда один и тот же признак будет изучаться на другой территории и спустя какой-то срок.

Показатель наследуемости есть популяционная характеристика чувствительная к изменению частот различных фенотипов в популяции. Поскольку генетическая дисперсия чувствительна к изменениям среды надо быть очень осторожным в интерпретации количественных признаков. Если мы получили высокую наследуемость это ещё не значит что менять среду для воздействия на признак не имеет смысла. По величине генетической дисперсии и по величине показателя наследуемости невозможно предсказать последствие о изменении среды. Какая доля генетической изменчивости существует в данной ситуации в настоящее время и в соответствующих условия среды. Показатель наследуемости есть характеристика популяции, а не конкретного индивида

И наследственность и среда одинаково важны для формирования индивидуальности.

Выводы:

1. Доля генетической составляющей фенотипической дисперсией признака называется наследуемость

2. Наследуемость не является атрибутом признака как такового, а зависит от состава генотипов в популяции и от конкретных средовых условий.

3. Высокая наследуемость не означает невозможность изменения при изменении среды

4. Наследуемость есть характеристика популяции, а неконкретного индивида и его конкетного фенотипа

Генотип-средового воздействия. Его вклад в изменчивость.

Очень важно понять, что два основных источника различий между людьми (генотип и среда) тесно связаны друг с другом и находятся в непрерывном взаимодействии. Различия между носителями разных генотипов могут не проявиться, если будут отсутствовать те факторы среды, которые превращают генотипические различия в видимые фенотипические. Мы уже приводили пример с различиями в цвете кожи в летний и зимний периоды. Подобных примеров можно привести множество. Так, люди с генетической склонностью к полноте вряд ли будут отличаться тучностью, если в их рационе не будет достаточного количества калорийной пищи, например, в условиях голода или при соблюдении соответствующей диеты. Люди с исключительными музыкальными способностями не смогут развить их, если они не будут иметь возможности для специальных занятий. То же самое справедливо для любой области человеческой деятельности: только в благоприятных условиях среды люди с особыми природными, наследственными задатками будут значительно отличаться от остальной популяции. Если условия среды мешают развитию задатков, мы вряд ли получим большие различия в фенотипах людей, имеющих разные генотипы. Таким образом, генотипические различия между людьми могут не превращаться в фенотипические, если среда не способствует этому. Это означает отсутствие фатальной неизбежности проявления всех генетических задатков, в том числе и неблагоприятных. Известно, например, что такое заболевание, как шизофрения, имеет значительный наследственный компонент, однако носители неблагоприятных генов могут избежать заболевания, если не будут подвергаться значительным стрессогенным воздействиям среды, которые чаще всего и "запускают" болезнь.           Итак, имеющиеся между людьми различия в генотипах могут проявляться или не проявляться в зависимости от средовых условий - в одном средовом диапазоне эти различия будут явно выражены, тогда как в другом мы и не заподозрим, что они существуют. Если перевести эти рассуждения на язык дисперсий, мы можем сказать так: при одном и том же составе генотипов могут существовать условия среды, которые способны менять дисперсию фенотипов в популяции. Если условия среды приводят к увеличению фенотипических различий между носителями разных генотипов (например, доступность калорийной пищи в примере со склонностью к полноте), результатом будет увеличение фенотипической дисперсии в популяции. Если же среда нивелирует различия между индивидами, фенотипическая дисперсия будет уменьшаться.

Итак, взаимодействие конкретных генотипов со средой может приводить к изменению фенотипической дисперсии. Этот феномен носит название генотип-средового взаимодействия. Поскольку генотип-средовое взаимодействие способно влиять на дисперсию признака в популяции, из этого следует, что оно порождает определенную долю фенотипической дисперсии.

Генотип-средовая ковариация (корреляция).

Генотип-средовая ковариация имеет место тогда, когда генотипы оказываются в определенных средах не случайно, а в соответствии со своей наследственной предрасположенностью. Это означает, что генотипы неравномерно распределяются по разным средам. Примером может служить соответствие различных видов, рас, подвидов, разновидностей различным местам обитания. Приспособленность генотипов к определенным условиям среды приводит к тому, что генотипы концентрируются в тех средах, которые больше соответствуют их особенностям. В человеческих популяциях наблюдаются похожие явления. В таких различных средах, как стадион, концертный зал или библиотека, мы, скорее всего, встретим людей с определенными генетическими предрасположенностями: на стадионе будут чаще встречаться люди с природной склонностью к двигательной деятельности, в концертном зале - люди с музыкальной одаренностью, а в библиотеке будет больше людей с высокими умственными способностями.

Генотип-средовое взаимодействие всегда увеличивает популяционную дисперсию. Генотип-средовая ковариация может как увеличивать, так и уменьшать дисперсию фенотипов в популяции. В жизни человека генотип-средовые ковариации играют важную роль. Родители могут передавать ребенку не только определенную генетическую предрасположенность, но и одновременно обеспечивать ему соответствующую среду для развития природных задатков. Здесь мы имеем дело с культурной преемственностью, которую не всегда легко отличить от наследственности. Например, родители-музыканты большей частью заботятся о том, чтобы их дети также получили музыкальное образование. В таких семьях можно ожидать, что дети вместе с "генами музыкальности" унаследуют от родителей и "музыкальную среду".

 Генотип-средовая ковариация, как и генотип-средовое взаимодействие, влияет на общую дисперсию признака, а следовательно, может влиять на величину оценок наследуемости. Это следует учитывать при проведении исследований в генетике поведения. 

Предположим, в популяции существуют две семьи (А и В). Супруги А, оба, обладают "плохими" генами в отношении какого-то количественного признака с аддитивным типом наследования (допустим, это интеллект), т.е. у них преобладают гены-ослабители. В то же время в другой семье (В) супруги имеют "хорошие" гены (преобладают гены-усилители). В результате рекомбинаций при образовании гамет дети супругов А и супругов В могут получить различные сочетания генов, и, в принципе, среди них могут оказаться обладатели сходных сочетаний (зона перекрытия на рисунке), однако все же вероятность того, что дети супругов А окажутся обладателями "худших" генов достаточно велика, и, наоборот, дети супругов В скорее всего получат "лучшие" гены. На схеме генотипы детей обозначены точками а и b на соответствующей оси (внизу). Теперь представим себе, в какой среде окажутся дети в этих семьях. Скорее всего в силу более высоких умственных способностей родители В обеспечат своему ребенку лучшую среду для развития, чем родители А. В семье В среда будет обогащенной (больше книг, развивающих игрушек, дополнительных занятий, речевое общение более высокого уровня и т.д.), а в семье А - обедненной, поскольку у родителей, вероятно, будет меньше возможностей создать подобную среду.           Следовательно, среда семьи В будет способствовать максимальному развитию исходных задатков своего ребенка, и его фенотип будет постоянно улучшаться. В то же время среда семьи А не создаст возможностей для развития фенотипа ребенка. В результате наследственно заложенные задатки не проявятся в полной степени. Таким образом, мы имеем ситуацию, в которой совершенно пассивно, просто по факту своего рождения, обладатель лучшего генотипа унаследовал и лучшую среду, а обладатель худшего генотипа унаследовал худшую среду.            Здесь мы имеем дело с явлением, которое в психогенетике называется пассивной положительной ковариацией генотипа и среды. Ковариация (корреляция) всегда положительна, если два параметра изменяются (ковариируют) в одном направлении. Например, чем больше рост, тем больше длина ступни человека. Это пример положительной ковариации. В рассмотренном нами случае генотип и среда также ковариируют положительно, поскольку лучшему генотипу соответствует лучшая среда и наоборот. Пассивной ковариация генотипа и среды называется потому, что ни родители, ни дети не прикладывают специальных усилий для создания среды: дети просто "наследуют" среду так же, как и гены. Это называется культурным наследованием.

Предположим, что в семье В родился второй ребенок (b2), которому "не повезло", и он получил худшее сочетание генов. Родители обнаружили, что второй ребенок не столь одарен от природы, как первый, и направили все усилия на его развитие, забросив первого, который "и сам пробьется". Тем самым они создали худшему генотипу лучшие условия среды. Это пример отрицательной генотип-средовой ковариации, поскольку переменные варьируют в различных направлениях (хуже генотип - лучше среда и, наоборот, лучше генотип - хуже среда). В результате фенотипические различия между детьми начнут уменьшаться (конечный диапазон различий Di меньше начального - D0). Таким образом, отрицательная генотип-средовая ковариация должна уменьшать популяционную дисперсию, но это в том случае, если рассмотренный пример представляет собой типичное явление. Напоминаем, что ковариация является величиной статистической и может быть обнаружена только на значительных выборках. Если же подобные усилия родителей наблюдаются лишь в одной семье, а в других происходит нечто иное, то никакой отрицательной ковариации генотипа и среды мы не получим.           Только что рассмотренная ситуация является примером отрицательной реактивной ковариации генотипа и среды. Реактивной обычно называется ковариация, возникающая в результате специальных усилий социального окружения ребенка в ответ на какие-либо его специфические особенности, связанные с наследственной конституцией. Например, дети, проявляющие признаки природной одаренности в спорте, музыке, изобразительной деятельности, привлекают внимание взрослых (родителей, педагогов, воспитателей), и те стараются создать условия для дальнейшего развития природных задатков: помещают детей в специализированные школы, кружки по интересам и т.п. В результате "хороший" генотип получает "хорошую" среду, т.е. наблюдается положительная ковариация.            Реактивная ковариация может быть и отрицательной. Она может возникать, например, в том случае, когда наследственной отягощенности или какому-либо неблагополучию ребенка, обусловленному наследственными причинами, противопоставляются компенсирующие усилия родителей, врачей, педагогов, заставляющие работать среду против генотипа. Однако это скорее исключение, чем правило. Большинство детей с проблемами развития оказываются в среде, которая только усугубляет их неблагополучие. Например, большие трудности часто возникают у детей с гиперактивностью и нарушениями внимания, нарушениями эмоционально-волевой сферы, "трудным" темпераментом. Все это можно назвать синдромом "трудного" ребенка. К сожалению, такие "особые" дети чаще вызывают отрицательные реакции окружающих: их больше наказывают, унижают и обижают, они реже бывают успешными в различных видах деятельности. Получается, что их природное (чаще всего оно и наследственное) неблагополучие влечет за собой и неблагоприятную среду. Ковариация генотипа и среды в этом случае будет положительной, поскольку и генотип, и среда действуют в одном направлении ("плохой" генотип влечет за собой "плохую" среду). Безусловно, это приводит к отрицательным последствиям для фенотипа, но генотип-средовая ковариация в данном случае положительная.           Усилия практических психологов должны быть направлены на преодоление существующей тенденции. Необходимо помогать родителям, воспитателям и педагогам создавать такие условия среды, которые будут улучшать фенотип ребенка, имеющего ту или иную отягощенность. Практический психолог, участвуя в отборе детей в специализированные школы, консультируя родителей, участвуя в организации среды в детских учреждениях, должен помнить, что от его усилий зависит, произойдут ли положительные сдвиги в развитии ребенка. Поэтому при "плохом" генотипе следует создавать отрицательную ковариацию генотипа и среды, а при "хорошем" — положительную.

 В психогенетике, помимо пассивной и реактивной форм ковариации генотипа и среды, выделяют еще и активную ковариацию. Она характерна для более старших возрастов, начиная с подросткового, когда индивид самостоятельно (активно) выбирает ту среду, которая ему более подходит. Часто это происходит против воли родителей и других взрослых. Типичным примером активной генотип-средовой ковариации является судьба самого Ф. Гальтона, который по настоянию отца долгое время готовился к карьере врача, но после смерти отца забросил медицину и хотя и продолжал изучать природу человека, но уже в совершенно ином аспекте. Таким образом, получается, что не столько среда влияет на формирование индивидуальности человека, сколько сама индивидуальность (с ее уникальной генетической конституцией) формирует свою особую среду. Впервые на это обстоятельство обратила внимание американская исследовательница Сандра Скарр в 1983 г.           Наличие генотип-средовой ковариации приводит к тому, что средовые условия у более близких родственников, имеющих высокую долю общих генов (т.е. сходные генотипы), оказываются более сходными, чем у более отдаленных родственников. Характерным примером могут служить идентичные близнецы, разлученные в раннем детстве и никогда не встречавшиеся друг с другом. Уже будучи солидными людьми, при первой встрече они с удивлением обнаруживают множество совпадающих обстоятельств своей жизни: сходство профессий, привычек, любимых занятий и даже сходные особенности спутников жизни.           Можно ли оценить вклад генотип-средовой ковариации в изменчивость признака? В психогенетике для этого существуют специальные методы. Большинство из них используют приемы, основанные на сравнении оценок характеристик среды у родственников различной степени родства. Одним из наиболее распространенных является методика интервью и наблюдений НОМЕ (Home Observation of Measurement of the Environment), позволяющая оценить эмоциональные и вербальные реакции родителей, отношение к наказаниям, организацию физической среды в семье и т.п. Используются также всевозможные опросники, в которых родственники оценивают различные параметры семейной и внесемейной среды. Полученные оценки могут сравниваться у родственников подобно тому, как это делается для любых количественных характеристик фенотипа. Так можно оценить сходство родственников не только по фенотипу, но и по средовым параметрам. Если средовое сходство оказывается выше у более близких родственников, можно предполагать наличие генотип-средовой ковариации.

ВЫВОДЫ:

3. Генотипы по разному реагируют на одни и те же изменения среды. Специфический характер реакции данного генотипа на изменения окружающих условий – норма реакции.

4. Генотипы отличаются по своей чувствительности к среде.

5. Фенотипическая изменчивость в популяции складывается из генетической и средовой изменчивости.Фенотипическая популяционная дисперсия признака представляет собой сумму генетической и средовой дисперсии.

6. Доля генетической составляющей в фенотипической дисперсии признака – наследуемость.

7. Наследуемость не является отребутом признака, а зависти от состава гентоипов в популяции, а также конкретных условий среды.

8. Высокая наследуемость не означает невозможность изменения признака при изменение среды.

9. Наследуемость есть характеристика популяции, а не конкретного индивида и конкретного его фенотипа.

10. Существующие в популяции генетические различия могут не превращаться в фенотипические, если среда не способствует этому.

11. Генотипсредовое взаимодействие является компонентом фенотипичской дисперсии.

12. Следует различать генотип-средовое взаимодействие, как компонент дисперсии и реальное взаимодействия генотипа и среды при формировании конкретного фенотипа.

Лекция 6.

Компоненты средовой дисперсии и эффекты генотип-средового взаимодействия.

Поскольку в психогенетике основным источником информации для математического моделирования является анализ сходства и различия между родственниками, в рамках генотип-средовой модели чаще всего выделяют два основных типа средовой дисперсии. Один из них связан с возникновением различий между родственниками, другой - с формированием сходства. Эти компоненты имеют различные названия и часто по-разному обозначаются.

Большая часть психогенетических исследований имеет дело с семейными сравнениями, т.е. изучает сходство и различия между родственниками. Сходство и различия между родственниками могут возникать как в силу генетических причин, поскольку родственники имеют как общие, так и различающиеся гены (кроме однояйцовых близнецов, у которых все гены совпадают), так и в силу средовых причин, если они проживают совместно. Поэтому доступные для анализа факторы средовой дисперсии так или иначе связаны с условиями семейной и внесемейной среды, влияющей на возникновения сходства и различия родственников различных степеней родства.           Каждая семья имеет свои особенности, которые отличают ее от других семей, но являются общими для всех ее членов. Эти особенности семьи приводят к возникновению сходных черт у родственников, которые разделяют условия семейной среды. Отсюда и возникают такие названия, как общая, общесемейная, разделенная среда. Менее понятно обозначение "межсемейная", но оно означает, что это среда, которая формирует различия между семьями, но является общей для членов одной семьи. Эта среда систематически влияет на родственников, поэтому ее иногда называют систематической. К общесемейным факторам среды можно отнести все то, что С. Скарр предлагает называть различиями в возможностях (социально-экономический статус семьи): уровень достатка, жилищные условия, образование родителей, культурные традиции, особенности питания, отдыха и т.п. Например, достаток семьи определяет полноценность питания, образования, медицинского обслуживания всех членов семьи. Понятно, что чем выше экономический статус семьи, тем более обогащенную среду будут разделять дети: это различные дополнительные занятия, развивающие игры, большее количество книг в доме, компьютер, спортивный инвентарь, возможность выбора более престижного образовательного учреждения и т.д. Общая среда может разделяться родственниками не только в условиях семьи. Если дети посещают одну и ту же школу или внешкольные занятия, то там они тоже попадают в сходные средовые условия. Любые сходные ситуации, в которых оказываются члены одной семьи, могут способствовать возникновению у них сходных особенностей. Все это и относится к общей, или разделенной, среде.

До середины 80-х гг. считалось, что общая среда вносит значительный вклад в средовую изменчивость. Например, для коэффицента интеллекта вклад общей среды оценивался в 30%. Однако впоследствии выяснилось, что такая оценка характерна лишь для детского возраста и начиная с 10-11 лет постоянно уменьшается, а к 18-20 годам практически приближается к нулю. Еще меньшие значения общесемейного компонента изменчивости были получены для личностных характеристик. Как ни странно, оказалось, что у детей, растущих в одной семье, среда формирует гораздо больше различий, чем сходства

Понятия "разделенная среда" и "семейная среда" не тождественны. В одной и той же семье родственники часто испытывают абсолютно различные средовые влияния. Дети часто отмечают, что родители по-разному относятся к каждому из них. В том числе и монозиготные близнецы, для которых более характерно совпадение оценок среды, чувствуют разное отношение к ним родителей. Даже общее экономическое положение семьи, которое определяет ее возможности, не означает полного совпадения средовых воздействий для всех членов семьи. Представим себе, что в какой-то семье собрана богатая библиотека. Корешки книг на полках, возможно, сходным образом воздействуют на зрительное восприятие родственников, но содержание книг будет одним из совпадающих средовых условий для членов семьи только в том случае, если одна и та же книга будет ими прочитана. Однако и в этом случае полного совпадения невозможно ожидать, поскольку каждый из родственников может особо обращать внимание на разные аспекты содержания. Только те элементы содержания, которые будут восприняты сходным образом каждым из родственников, могут быть отнесены к разделенной среде.           Родственники могут разделять средовые условия и вне семьи. Например, если близнецы учатся в одном и том же классе, встречаются с общими друзьями, посещают вместе внешкольные занятия, ходят в театры и на концерты, то там они тоже разделяют многие средовые условия, которые могут формировать их сходство, но эти условия нельзя назвать семейной средой. Это внесемейная разделенная среда. К сожалению, современные статистические подходы не позволяют дифференцировать общие семейные и внесемейные факторы. Поэтому понятие общая (разделенная) среда не должно приравниваться к понятию семейная среда.           Иногда, помимо двух основных средовых компонентов, в генетико-математические модели включают более специфические: общая среда, определяемая принадлежностью к одному поколению, специфическая среда сибсов, среда близнецов (разделяемая только сибсами или только близнецами) и т.п.

Семейное и генетическое сходство

Одним из основных методических приемов генетики является семейное сравнение, т.е. сравнение организмов, объединенных родством. Г. Мендель, проводя опыты с горохом, изучал поколения родителей и потомков. Ф. Гальтон, анализируя родословные знаменитостей, сравнивал людей, связанных родственными узами. Из предыдущего изложения понятно, что основные экспериментальные подходы психогенетики также связаны с изучением различных категорий родственников. Прежде чем начать знакомство с конкретными экспериментальными методами психогенетики, рассмотрим, что лежит в основе сходства и различий между родственниками, и остановимся на некоторых особенностях измерения сходства.

Если мы предполагаем, что в основе изменчивости какого-либо признака лежит генетический компонент, то можно ожидать, что родственники будут более похожи по данному признаку, поскольку у них, скорее всего, имеются какие-то одинаковые гены, унаследованные от общего предка. У членов одной и той же семьи, помимо общих генов, как правило, имеются и общие средовые условия. Если признак небезразличен к влиянию среды, то на сходство родственников по этому признаку будут оказывать влияние не только общие гены, но и общая среда. Таким образом, семейное сходство включает в себя наследственный и средовой компоненты. Это создает определенные методические трудности в определении роли генов в формировании семейного сходства. Когда мы имеем дело с растениями или экспериментальными животными, мы легко можем нейтрализовать те воздействия, которые приводят к средовому сходству, поскольку имеем возможность выращивать потомство в любых необходимых условиях среды. Но мы не можем так поступить с семьями людей. Поэтому на формирование сходства между родителями и детьми, братьями и сестрами, близнецами и т.д. неизбежно будет влиять общая среда.           Необходимо различать сходство семейное и сходство генетическое. Многие черты являются семейными, не будучи наследственными. Например, в религиозных семьях чаще всего и родители, и дети исповедуют определенную религию, посещают храм и совершают религиозные обряды, но вряд ли кто решится утверждать, что такого рода поведение наследуемо, поскольку наблюдается у членов одной семьи. Это типичный случай семейного, но не генетического сходства.

Классическим стал пример семейного сходства, которое долгое время считалось генетическим, но при более детальном рассмотрении оказалось чисто средовым — это болезнь куру. Она представляет собой прогрессирующее нервное расстройство со смертельным исходом. До недавнего времени заболевание часто встречалось в одной из областей Новой Гвинеи. Болезнью чаще всего поражались члены одной семьи, причем основную часть пораженных составляли женщины. Данные статистики заболевания вполне соответствовали модели наследственной болезни с половыми различиями в экспрессивности (т.е. различной степени выраженности действия гена) у гетерозигот. Позднее выяснилось, что эта болезнь вызывается вирусом, поражающим мозг, а семейный характер заболевания объяснялся существованием в этих племенах традиций каннибализма: родственники умершего человека съедали кусочки его мозга и таким образом заражались вирусом куру. После введения законов, запрещающих каннибализм, заболевание было почти полностью ликвидировано.

Семейное сходство очень часто интерпретируют как наследственное, не имея к тому достаточных оснований. Причиной этого являются предвзятые социальные установки. Например, семейное сходство по степени религиозности или политическим убеждениям обычно не считается наследственной чертой, но вместе с тем многие уверены, что сходство между родителями и детьми в музыкальных способностях является следствием влияния общих генов, хотя в последнем случае, в принципе, возможно и иное, чисто средовое, объяснение. Как правило, в музыкальных семьях дети воспитываются в определенных традициях, которые предполагают раннее приобщение детей к музыке и стимулируют развитие музыкальности.

Таким образом, семейное сходство - это лишь то, что мы наблюдаем; объяснить же происхождение этого сходства мы сможем лишь тогда, когда нам удастся разделить генетическую и средовую общность родственников. Для этого в генетике человека применяют ряд экспериментальных схем, позволяющих разводить наследственное и средовое сходство и тем самым осуществлять количественную оценку наследуемости. Прежде чем подробно познакомиться с этими экспериментальными методами, рассмотрим, что лежит в основе генетического сходства между родственниками.

Общие гены у родственников. Понятие о вероятности. Коэффициент родства

Мы знаем, что при оплодотворении и образовании зиготы происходит объединение хромосом и генов, находившихся в материнской и отцовской гаметах. В результате каждый ген индивида оказывается представленным двумя аллелями – одним материнским и одним отцовским. Таким образом, половина аллелей потомка получена им от матери и половина - от отца. Если в этой же семье рождается второй ребенок, то он также получает половину аллелей от матери и половину от отца, однако вследствие процессов рекомбинации, которые имеют место при образовании гамет, в зиготу попадает уже иной наследственный материал, другое сочетание аллелей, и второй ребенок практически никогда не обладает таким же генотипом, что и первый. Все же оба потомка одних и тех же родителей будут нести какую-то часть одинаковых генов. Число общих генов у потомков одних и тех же родителей определяется чистой случайностью, поскольку, как мы уже знаем, при образовании гамет в первом делении мейоза гомологичные хромосомы распределяются по гаметам случайным образом. Однако случайность не есть нечто неопределенное. Мерой случайности является вероятность.

Все мы сталкиваемся в жизни со случайными событиями. Подбрасывая монетку, мы знаем, что сторона, на которую она упадет, определяется случайностью, но если продолжить опыт с монеткой много раз, то мы заметим, что примерно в половине случаев выпадет "орел", а в половине - "решка". В случае с монеткой вероятность того, что выпадет орел, равняется одному шансу из двух возможных. Говорят, что в этом случае вероятность события составляет 1/2. Если бросать игральный кубик, то вероятность того, что выпадет одна из граней, например "шесть", составит 1/6. Вообще вероятность какого-либо события выражается в виде дроби, в числителе которой стоит число благоприятных шансов, а в знаменателе - общее число шансов всех исходов события. При образовании гамет также происходят вероятностные события. Когда мы рассматривали дигибридное скрещиваниев опытах Г. Менделя, то видели, что с равной вероятностью могут образовываться четыре типа гамет. Иными словами, вероятность образования гамет с аллелями АВ, так же как и с остальными тремя сочетаниями аллелей (Ab, aB, ab), будет равна 1/4. В результате вероятностных событий, происходящих при образовании гамет, родные братья и сестры (сибсы) получают какое-то количество одинаковых аллелей. Поясним это на примере. Предположим, родители обладают различными аллелями одного и того же гена. Пусть у отца имеются аллели АВ, а у матери — СD. Гаметы отца могут нести либо аллель А, либо аллель В. Каждый из сибсов с равной вероятностью может получить как аллель А, так и аллель В. Понятно, что в среднем половина потомков будут нести аллель А и половина - аллель В. Соответственно вероятность того, что оба сибса будут обладать одним и тем же аллелем, составит 1/2. То же самое справедливо и для материнских аллелей - С и D.

Вероятность того, что двое людей обладают одинаковыми аллелями, называется коэффициентом родства. Коэффициент родства соответствует доле идентичных аллелей, имеющихся у двух индивидов, благодаря их происхождению от общего предка. Коэффициенты родства рассчитываются теоретически на основе теории вероятностей и математической статистики. Приведенный пример является лишь наглядной иллюстрацией. Коэффициент родства для сибсов, как мы видели, составляет 1/2, т.е. в среднем у сибсов 1/2 генов идентичны и получены от одного общего предка. Такой же коэффициент родства характерен и для пар родитель-потомок. Приведенный пример может служить иллюстрацией и в этом случае. Понятно, что только половина потомков будут нести тот же аллель, что и у одного из родителей. В нашем примере коэффициент родства родителей равен 0, т.к. аллели матери и отца не совпадают. В реальной жизни, особенно при близкородственных браках (например, между двоюродными сибсами), родители также могут обладать одинаковыми аллелями. Так, коэффициент родства между двоюродными сибсами составляет 1/8. Это означает, что в среднем 1/8 генов получены ими от общего предка. Чем отдаленнее родство, тем меньше общих генов можно обнаружить в парах родственников.

В большинстве культур браки между близкими родственниками запрещаются. Это связано с тем, что при близкородственных браках выше вероятность встречи рецессивных аллелей, связанных с различными аномалиями. В гомозиготном состоянии такие аллели приводят к возникновению патологических отклонений. При неродственных браках вероятность проявления патологических аллелей гораздо ниже.

ВЫВОДЫ:

1. Сходство между родственниками проживающих вместе возникает за счёт общих генов и общей среды. И следовательно включают в себя наследственный и средовой компонент. Необходимо различать семейное и генетическое сходство.

2. У родственников всегда имеются общие гены полученные ими от общи предков.

3. Число общих генов у потомков одних и тех же родителей определяется случайно.

4. При образовании гамет происходит вероятностные события, в результате которых родные братья и сёстры получают какое-то количество одинаковых аллелей.

Лекция 7.

Методы в психогенетике. Близнецовый метод.

Большинство млекопитающих рождают больше одного детеныша в помете. Это происходит потому, что во время овуляции у этих животных созревают и оплодотворяются сразу несколько яйцеклеток. У некоторых видов животных (лошади, крупный рогатый скот, высшие обезьяны) и человека при овуляции обычно образуется лишь одна яйцеклетка, и в результате рождается только один детеныш. Правда, иногда бывают исключения - одновременно созревают и оплодотворяются две, а иногда три и более яйцеклеток. В этом случае рождаются два или более детенышей, а поскольку они происходят из разных оплодотворенных яйцеклеток, или зигот, их называют дизиготными (ДЗ) близнецами, или двойняшками. Если рождается тройня, то правильнее назвать таких детей тризиготными близнецами. ДЗ близнецы не обязательно должны иметь одного отца. Если в период овуляции женщина имела контакт с разными мужчинами, вполне вероятно, что родившиеся ДЗ близнецы будут иметь разных отцов. Такие случаи описаны, в том числе и такие, когда один из младенцев был черным, а другой — белым.

Не все многоплодные беременности приводят к рождению ДЗ близнецов. В ряде случаев такие беременности приводят к рождению другого типа близнецов. Это монозиготные (МЗ) близнецы. МЗ близнецы принципиально отличаются от ДЗ, т.к. происходят не из разных зигот, а из одной и той же, которая на определенной стадии дробления по непонятным причинам разделилась на два самостоятельных организма. Происхождение МЗ близнецов из одной зиготы предопределяет абсолютную идентичность их генетической конституции. МЗ близнецы - это единственные люди на Земле, обладающие одинаковыми наборами генов. Вот почему они обычно как две капли воды бывают похожи друг на друга. Если разделение эмбриона на два организма произошло не полностью, могут родиться сросшиеся, или сиамские, близнецы. Часто такие близнецы погибают сразу после рождения, но в некоторых случаях выживают и даже могут быть отделены один от другого путем оперативного вмешательства. Название "сиамские" такие близнецы получили в честь первой изученной и описанной пары сросшихся близнецов. Это были сросшиеся близнецы Чанг и Энг, родившиеся в Сиаме (Таиланд) в 1811 г. Основную часть своей сознательной жизни они провели в Соединенных Штатах Америки. Оба были женаты и имели детей, один - 12, а другой - 10. Братья прожили 63 года, причем причиной их почти одновременной смерти послужила болезнь одного из братьев 

Различают три основных вида оболочек плода: амнион, хорион и плаценту. Амнион и хорион являются зародышевыми оболочками, т.е. развиваются из клеток зародыша. Амнион представляет собой внутреннюю зародышевую оболочку. Это тонкая оболочка, которая несет защитные функции и выделяет амниотическую жидкость. По мере роста зародыша амнион расширяется и всегда бывает прижат к стенке матки. Наружная зародышевая оболочка называется хорионом. Хорион играет важную роль в питании зародыша. Ворсинки хориона образуют тесную связь с материнским организмом через плаценту. Плацента - это временный орган, образующийся у плацентарных млекопитающих и происходящий одновременно из клеток плода и матери. Плацента служит связующим звеном между кровеносными системами матери и плода. После родов плацента, соединенная с хорионом (детское место), отделяется от стенки матки и также выходит через влагалище.

При рождении близнецов можно обнаружить четыре различных варианта в соотношении плодных оболочек:

1) близнецы имеют раздельные амнионы, хорионы и плаценты; 2) близнецы имеют раздельные амнионы и хорионы, но общую плаценту; 3) близнецы имеют раздельные амнионы, но общие хорион и плаценту; 4) близнецы имеют общие амнион, хорион и плаценту.

 Для ДЗ близнецов характерны только два первых типа, тогда как при рождении МЗ близнецов могут наблюдаться все четыре типа соотношения плодных оболочек. Часто матери судят о зиготности своих детей-близнецов по количеству детских мест во время родов, но, как мы видим, такие суждения могут быть и ошибочными, поскольку здесь возможны различные варианты. Частота рождения близнецов в разных популяциях различна, но эта разница возникает в основном за счет различий в частоте рождения ДЗ близнецов, тогда как количество рождений МЗ близнецов во всех популяциях примерно постоянно. Количество родившихся МЗ и ДЗ близнецов определяют приблизительно, используя очень простой способ подсчета. МЗ близнецы всегда однополые, а среди ДЗ - однополые и разнополые рождаются примерно с одинаковой вероятностью, следовательно, частота рождения ДЗ близнецов будет равна удвоенной частоте рождения разнополых двоен. А частота рождения МЗ близнецов, таким образом, составит разницу между частотой рождения всех близнецов вообще и частотой рождения ДЗ близнецов.           Допустим, общее число близнецовых родов за какой-то период составило N, из них разнополых двоен оказалось - n. Поскольку разнополые двойни - это всегда ДЗ близнецы, а рождение разнополых и однополых ДЗ близнецов происходит примерно с одинаковой частотой, тогда общее число ДЗ близнецов составит 2n. Понятно, что оставшаяся часть будет приходиться на долю МЗ близнецов, и их число будет определяться как разность между N и 2n, т.е. число МЗ близнецов составит (N-2n).

Хотя эти подсчеты дают лишь приблизительное представление об относительном количестве МЗ и ДЗ близнецов, все же таким способом проводят статистическую оценку рождаемости МЗ и ДЗ близнецов в разных странах. Оказалось, например, что в Соединенных Штатах Америки больше всего ДЗ близнецов рождается среди негритянского населения (110 пар на 10 000 родов), тогда как у американских китайцев и японцев они рождаются намного реже (порядка 20 на 10 000 родов). Вообще для монголоидных популяций характерна самая низкая частота многоплодия. Однако частота рождения МЗ близнецов у них несколько выше, чем в основной массе популяций. Например, у американских китайцев она достигает 48 на 10 000 родов, тогда как в большинстве стран колеблется в пределах 30-40. В Европе частота дизиготности составляет от 60 до 90 на 10 000 родов, а монозиготности - колеблется в пределах 30-40.

В нашей стране близнецы рождаются примерно с той же частотой, что и в Европе. ДЗ близнецов рождается в два раза больше, чем МЗ. Общее количество близнецов во всем мире составляет около 60 миллионов. Вероятность рождения близнецов тем выше, чем больше номер беременности (т.е. какая беременность по счету) - близнецы чаще рождаются в поздних беременностях. Это правило касается исключительно ДЗ близнецов. Влияние возраста матери объясняется, по-видимому, повышением с возрастом уровня гонадотропина у женщин. Это и приводит к более частой полиовуляции. Эту гипотезу подтверждают и факты повышенной частоты многоплодных родов у женщин, проходивших лечение от бесплодия с помощью гонадотропных гормонов. В отношении дизиготного многоплодия имеются также факты, свидетельствующие о влиянии генетических факторов на вероятность рождения близнецов. Вероятность рождения ДЗ близнецов выше для тех женщин, родственники которых уже имели близнецов. Возможно, основной генетически детерминированной причиной в этом случае также может быть уровень гонадотропина. В отношении МЗ близнецов таких данных не имеется.

Концепция близнецового метода.

Поскольку МЗ близнецы развиваются из одной зиготы и, следовательно, генетически идентичны, все наблюдаемые различия в их фенотипах должны объясняться исключительно средовыми причинами. Поэтому, чтобы определить, в какой мере изменчивость признака детерминирована генетическими факторами, казалось бы, достаточно измерить уровень сходства МЗ близнецов. И это действительно было бы так, если бы с момента рождения МЗ близнецы были разлучены и воспитывались в разных средах. Однако в большинстве случаев такого не происходит: близнецы воспитываются в одной и той же среде, поэтому, чтобы каким-то образом учесть влияния общей среды, в качестве контроля используют пары ДЗ близнецов, на которых фактор общей среды действует в той же мере, как и на МЗ близнецов, но зато общих генов у ДЗ близнецов примерно в два раза меньше, ведь по своей генетической конституции они соответствуют обычным братьям и сестрам. Соответственно уровень генетически обусловленного сходства ДЗ близнецов должен быть ниже, как у более отдаленных родственников, чем МЗ.

Идея близнецового метода была сформулирована Ф. Гальтоном еще в 1865 г., но окончательная его модификация связана с именем Г. Сименса. Именно Г. Сименс в 1924 г. заложил основы использования близнецового метода в генетике. Во-первых, он разработал надежный метод диагностики зиготности, ведь на глаз не всегда легко определить, являются ли близнецы МЗ или ДЗ парой. Метод диагностики зиготности Г. Сименса носит название метода полисимптомного сравнения и предполагает оценку сходства и различия близнецов по множеству параметров. Каждый из этих параметров в отдельности может ничего не говорить о зиготности, но измерение их в совокупности позволяет проводить более надежную диагностику. Во-вторых, Г. Сименс предложил исследовать не только МЗ близнецов, но и использовать в качестве контроля ДЗ пары. Практически после работ Г. Сименса принципы близнецового метода не претерпели значительных изменений.

Близнецовый метод в его классическом варианте основан на ряде допущений. Первое и главное из них - это равенство сред для партнеров как в парах МЗ, так и в парах ДЗ близнецов. Если изменчивость признака целиком определяется средой, то и МЗ, и ДЗ близнецы должны иметь по этому признаку одинаково высокие внутрипарные корреляции, по величине приближающиеся к 1,0. Если же изменчивость признака целиком зависит от генотипа, то коэффициент корреляции в группе МЗ близнецов окажется близким к 1,0, а корреляция в группе ДЗ, очевидно, будет приближаться к 0,5 (это коэффициент родства ДЗ близнецов), поскольку у ДЗ в среднем половина общих генов. Так, в идеале, работает близнецовый метод.

Корреляции между членами МЗ и ДЗ пар могут определяться генотипом и общей средой. Если общая среда одинакова для партнеров МЗ и ДЗ пар близнецов, то сравнение внутрипарного сходства МЗ и ДЗ близнецов позволит получить вполне определенную информацию о роли генотипа и среды в вариативности изучаемой характеристики. Если постулат о равенстве средовых условий развития МЗ и ДЗ близнецов нарушается, то оценки компонент фенотипической дисперссии (наследуемость, дисперсии эффектов общей и различающейся среды) искажаются. Рассмотрим, в каких случаях такие искажения могут происходить.

Во-первых, средовые условия могут увеличивать внутрипарное сходство МЗ близнецов. В семье часто создают условия, усугубляющие их сходство (одинаково одевают, дают похожие имена и так далее). Подчеркивание сходства близнецов окружающими может приводить к возникновению дополнительного негенетического сходства между партнерами, что противоречит допущению о равенстве сред в МЗ и ДЗ парах, поскольку для ДЗ близнецов такое подчеркивание сходства менее характерно. Если мы изучаем признак, мало чувствительный к специфическим особенностям близнецовой среды (например, психофизиологические характеристики), то такие погрешности могут не оказать заметного влияния на сходство и различия близнецов. Если же признак чувствителен к такого рода средовым влияниям, то близнецовый метод оказывается мало пригоден для его изучения, т.к. основное допущение о равенстве сред оказывается неверным. Показатель наследуемости, вычисляемый для признака, чувствительного к особенностям близнецовой среды, будет завышенным, так как общая среда будет вносить больший вклад в сходство МЗ близнецов, чем в сходство ДЗ близнецов.           Во-вторых, средовые условия могут уменьшать внутрипарное сходство ДЗ близнецов. В целом ряде исследований показано, что средовые условия развития имеют тенденцию увеличивать различия ДЗ близнецов: родители склонны акцентировать несходство ДЗ близнецов (например, успехи в разных сферах деятельности); сами ДЗ близнецы стремятся подчеркнуть свою непохожесть (выбирают различные сферы деятельности, предпочитают иметь разных друзей). Это приводит к эффекту диссимиляции - постепенному увеличению различий ДЗ близнецов. Если изучаемая психологическая характеристика формируется при участии способствующих диссимиляции средовых особенностей, то показатель наследуемости будет так же завышен, как и в первом случае, поскольку общая среда будет вносить меньший вклад в сходство ДЗ близнецов, чем в сходство МЗ близнецов.           В-третьих, условия развития могут равным образом уменьшать сходство партнеров и МЗ, и ДЗ пар. Часть их связана с периодами внутриутробного развития и родов, часть - приходится на постнатальное развитие близнецов.           Во время внутриутробного развития очень часто близнецовые партнеры оказываются в неравноценных условиях. Все питательные вещества и кислород развивающиеся плоды получают через плаценту. Все ДЗ близнецы и примерно 1/3 МЗ близнецов имеют раздельные хорионы и плаценты. Оставшиеся 2/3 МЗ близнецов имеют общие хорион и плаценту. Их называют монохорионными близнецами (в отличие от МЗ близнецов, имеющих две плаценты и два хориона, которых называют дихорионными). В плодных оболочках монохорионных близнецов образуются различные соединения между сосудистыми системами одного и второго близнеца. Их называют шунтами. Наиболее опасны так называемые артерио-венозные шунты, т.е. соединения артерии одного близнеца с веной другого. При этом одному из близнецов может недоставать артериальной крови, богатой кислородом и питательными веществами, а у другого может быть ее избыток, что также не способствует нормальному развитию. Чаще всего возникает несколько примерно равных по мощности шунтов, которые компенсируют друг друга, но в некоторых случаях компенсация бывает недостаточной, и это приводит к тому, что один из близнецов развивается в условиях постоянного дефицита необходимых веществ. В результате такие близнецы сильно отличаются один от другого при рождении, в первую очередь по весу. Разница в весе при рождении может наблюдаться также у ДЗ близнецов и дихорионных МЗ. Такая разница может быть связана с неравномерным сдавливанием плацент при многоплодной беременности.           Второй этап развития, на котором также возникают обусловленные средой различия между близнецами - это процесс родов. Близнец, рождающийся первым, проходит через неподготовленные родовые пути и имеет больший шанс получить травму, но второй близнец сталкивается с целым рядом других трудностей. Он чаще занимает в матке неправильное положение (поперечное или тазовое предлежание), и, чтобы извлечь его, врачам чаще приходится применять искусственное родовспоможение. Кроме того, второй близнец дольше находится в родах и чаще испытывает кислородное голодание, что неблагоприятно сказывается в первую очередь на развитии центральной нервной системы. По данным статистики, смертность "вторых" близнецов больше, чем смертность "первых". Таким образом, различия в качестве кровоснабжения во внутриутробном периоде и неравноценность условий при прохождении родовых путей могут привести к существенным средовым различиям между близнецами сразу же после рождения.           Средовые различия между близнецами возникают и в постнатальном периоде, даже при условии воспитания в одной семье, т.е., казалось бы, при полной общности среды. К возникновению таких различий чаще всего приводит предвзятое отношение родителей к каждому из близнецов. Если дети родились с разницей в весе, если один из близнецов более ослаблен и т.п., то между детьми сразу же наблюдаются врожденные отличия. Далее все зависит от отношения родителей. Если родители придают этим различиям особое значение и начинают по-разному обращаться с каждым из близнецов (часто более слабого ограждают от физических нагрузок, больше балуют, меньше наказывают и т.д.), то врожденные различия в физическом развитии дополнятся и различиями в развитии психики. Нередко при врожденных различиях между близнецами родители как бы делят детей между собой - более слабого опекает мать, а с более сильным больше занимается отец. Все эти особенности воспитания только усугубляют уже существующие различия и, по большей части, не способствуют правильному развитию детей. Еще один фактор, часто приводящий к возникновению психологических различий между близнецами в семье, - это разделение ролей между близнецами. Как и в любой группе, в паре может выделиться руководитель (лидер), второй близнец будет занимать подчиненное положение. Между партнерами могут образоваться и комплементарные отношения. Известны случаи, когда один из близнецов всегда выполняет одни обязанности, а второй - другие. Например, в одной из подобных пар одна сестра, делая уроки, всегда читала текст вслух, а другая только слушала. В результате, уже будучи взрослой, одна из девушек испытывала трудности в чтении.

Таким образом, если средовые условия оказывают различное влияние на формирование изучаемой характеристики у МЗ и ДЗ близнецов, то показатель наследуемости этой характеристики может оказаться искаженным: заниженным, если общая среда вносит меньший вклад в сходство МЗ близнецов, чем в сходство ДЗ близнецов; завышенным - в противоположном случае.

Разновидности близнецового метода

Существует несколько вариантов работы с близнецами, которые используются для различных целей.           1) Классический близнецовый метод. К классическому варианту близнецового метода относится такая схема, при которой выраженность исследуемого признака сопоставляется в парах МЗ и ДЗ близнецов и оценивается уровень внутрипарного сходства партнеров. Принцип применения этого варианта близнецового метода был разобран в предыдущем разделе.           2) Метод контрольного близнеца. Используется на выборках МЗ близнецов. Поскольку МЗ близнецы очень сходны по многим признакам, из них можно составить две выборки, уравненные по большому числу параметров. Такие выборки используют для изучения влияния конкретных средовых воздействий на изменчивость признака. Для этого отбирается по одному МЗ близнецу из каждой пары для специфического воздействия (двигательная тренировка, экспериментальное обучение, лечебные процедуры и т.п.). Остальные близнецы такому воздействию не подвергаются и служат контрольной группой. Таким способом можно, например, сравнивать эффективность разных программ обучения. Поскольку в эксперименте принимают участие генетически идентичные люди, можно считать такой способ сравнения моделью для изучения воздействия разных факторов среды на одного и того же человека.           3) Лонгитюдное близнецовое исследование. При этом варианте близнецового метода проводится длительное наблюдение - прослеживание одних и тех же близнецовых пар. Фактически это сочетание классического близнецового метода с лонгитюдным. Метод открывает широкие возможности для изучения генетических и средовых факторов в развитии. В настоящее время широко применяется и в зарубежных, и в отечественных исследованиях.           4) Метод близнецовых семей. Представляет собой сочетание близнецового метода с семейным. При этом исследуются члены семей взрослых близнецовых пар. Дети МЗ близнецов по своей генетической конституции являются полусибсами, т.е. как бы детьми одного и того же человека от разных браков. Этим методом, изучая мужские и женские пары МЗ и их потомство, можно исследовать, например, влияние материнского эффекта. Этот метод широко используют также при изучении наследственных причин ряда заболеваний, при которых один из МЗ близнецов может быть поражен болезнью, а другой - нет. Например, было показано, что при шизофрении эмпирический риск заболевания примерно одинаков для родственников МЗ близнецов, независимо от того, поражены ли оба партнера или только один из них.           5) Метод разлученных близнецов. Из-за особенностей развития МЗ и ДЗ близнецов классический близнецовый метод и его варианты принято считать "нежесткими" экспериментальными схемами: в них невозможно абсолютно однозначно развести влияние генетических и средовых факторов, поскольку условия развития МЗ и ДЗ близнецов по целому ряду особенностей оказываются несопоставимыми.           Вследствие этого результаты исследований, проводящиеся по "нежестким" схемам, требуют дополнительной валидизации. Она может быть двоякого рода. Во-первых, в процессе проведения исследования можно проверять правильность постулата о сходстве среды МЗ и ДЗ близнецов, т.е. доказывать, что на данную изучаемую характеристику не влияют различия в условиях развития МЗ и ДЗ близнецов. Сделать это довольно трудно, т.к. не всегда можно точно определить, что влияет на формирование той или иной психологической характеристики, а что - нет, но учет по крайней мере известных влияний повышает надежность результатов. Во-вторых, результаты таких исследований можно сопоставлять с результатами, полученными в экспериментах, проведенных по "жестким" схемам, которые позволяют надежно развести влияние средовых и генетических факторов. К числу таких экспериментальных схем относится метод разлученных близнецов.           Метод разлученных близнецов предполагает сравнение внутрипарного сходства близнецов, которые были разлучены в раннем возрасте и никогда не встречались друг с другом. Если МЗ близнецы, имеющие абсолютное генетическое сходство, растут в разных условиях, ходят в разные школы и не имеют никаких возможностей оказывать друг на друга влияние, то их сходство будет полностью результатом их генетической идентичности, а несходство - целиком определяться их средовыми условиями. Однако считать разлученных близнецов полностью свободными от влияний общей среды неправомерно, поскольку они всегда разделяют общие условия внутриутробного развития, которые могут привести к негенетическому внутрипарному сходству. Несмотря на все преимущества, этот вариант близнецового метода также не является идеальной жесткой схемой.

Все же эта схема близнецового метода дает возможность сделать более надежные выводы о генетических и средовых источниках индивидуальных различий, но по причинам, о которых нетрудно догадаться, ее крайне трудно реализовать. Разделение детей, родившихся в одной семье, обычно является следствием особых, и как правило, трагических обстоятельств - смерти родителей или их полной экономической несостоятельности, не позволяющей прокормить членов своей семьи. К счастью, такие случаи достаточно редки, но соответственно невелики и возможности для применения метода разлученных близнецов: даже в тех исследованиях, авторы которых собирали разлученных близнецов по всему миру, насчитывается немногим более 100 пар.

В выборках разлученных близнецов, описанных к настоящему времени, в очень широких пределах варьируют возраст испытуемых (от подросткового до преклонного); возраст, в котором близнецы были разлучены; время, которое прошло с тех пор, как близнецы нашли друг друга. Кроме того, разлучение часто оказывается неполным, а средовые условия, в которых живут близнецы, – похожими (например, близнецы живут у разных родственников в сходных условиях и время от времени встречаются). Все это вносит в исследования разлученных близнецов разнообразные искажения, как правило увеличивающие негенетическое сходство разлученных МЗ близнецов и снижающие разрешающие возможности этого метода. Добавим также, что негенетическое сходство может увеличиваться и за счет общего материнского эффекта в период внутриутробного развития, когда многие факторы среды, например характер питания матери, ее эмоциональное состояние, характер протекания беременности и т.д., являются общими для обоих близнецов.           6) Метод частично разлученных близнецов. В последнее время в генетических исследованиях стал применяться метод, который состоит в сравнении внутрипарного сходства МЗ и ДЗ близнецов, живущих какое-то время врозь.

Став взрослыми, близнецы вступают в брак, разъезжаются по разным городам. Их контакты становятся эпизодическими. Если близнецы, живущие долгое время врозь, не отличаются по внутрипарному сходству от близнецов, живущих вместе, можно сделать вывод, что средовые условия не изменяют степени сходства близнецов. Если сходство близнецов друг с другом по какой-либо психологической характеристике уменьшается в зависимости от продолжительности того периода, в течение которого близнецы живут врозь, можно сказать, что средовые условия воздействуют на изучаемую характеристику.           В исследовании частично разлученных близнецов можно также определить, в какой мере соблюдается постулат о равенстве сред МЗ и ДЗ близнецов. Так, если МЗ близнецы, живущие врозь, становятся все менее похожи друг на друга по какой-то психологической характеристике, а ДЗ близнецы, живущие врозь, не отличаются по внутрипарному сходству от ДЗ близнецов, живущих вместе, можно сделать вывод, что средовые условия МЗ и ДЗ близнецов неравноценны, а выводы о наследуемости изучаемой характеристики, полученные в классических близнецовых исследованиях, завышают показатель наследуемости этой характеристики.           Далее мы приводим еще три экспериментальные схемы, которые, во-первых, важны для изучения явления близнецовости самого по себе (напомним, что наука о близнецах носит название геммеллологией), а во-вторых, имеют значение как обслуживающие близнецовый метод, поскольку некоторые особенности развития и взаимоотношений близнецов могут сказываться на оценках наследуемости.

1) Исследование близнецов как пары – предполагает исследование специфических близнецовых эффектов и особенностей внутрипарных отношений. Используется как вспомогательный метод для проверки справедливости допущения о равенстве средовых условий для партнеров МЗ и ДЗ пар.

2) Исследование одиночных близнецов. Предполагает сопоставление особенностей развития одиночнорожденных детей и детей, родившихся в многоплодных родах, при которых один из партнеров умер при рождении. Также является вспомогательным методом, позволяющим оценить влияние пренатальных особенностей развития близнецов на их дальнейшее развитие.           3) Сопоставление близнецов с неблизнецами. Также вспомогательный метод, позволяющий оценить существенность различий между близнецами и неблизнецами. Если близнецы и все остальные люди значимо не различаются, т.е. принадлежат к одной генеральной совокупности, данные близнецовых исследований могут быть распространены на всю популяцию. Несколько поясним назначение этого метода.

Цель близнецовых исследований состоит в получении данных, применимых не только к самой выборке близнецов, но и ко всей популяции в целом. Чтобы выводы, сделанные в близнецовом исследовании, были справедливы и по отношению к одиночнорожденным, необходимо учитывать систематические различия между близнецами и неблизнецами. Основная масса различий между близнецами и одиночнорожденными детьми связана с периодами раннего развития. Близнецы чаще рождаются недоношенными, у них чаще встречаются врожденные аномалии развития, их вес при рождении в среднем ниже веса одиночнорожденных детей, что отчасти объясняется большей частотой недоношенности. Частота мертворождений и детской смертности для близнецов также выше. У близнецов выше риск умственной отсталости. В среднем интеллект близнецов младшего возраста несколько ниже, чем у их сверстников-одиночнорожденных. По данным известного исследователя близнецов и близнецовости Рене Заззо, среднее значение коэффициента интеллекта (IQ) у близнецов ниже среднепопуляционного на 7 баллов. Чаще всего у близнецов оказываются сниженными вербальные способности.           Когда проводили сопоставление выборки близнецов, чьи партнеры умерли в раннем детстве (т.е. практически близнецы из этой выборки воспитывались как одиночки), с выборкой одиночнорожденных, различий в когнитивном развитии обнаружено не было. Эти данные говорят о том, что некоторое снижение интеллекта у близнецов связано не столько с трудностями эмбрионального или родового периода, сколько с особенностями воспитания близнецов как пары. Во-первых, при рождении близнецов увеличивается нагрузка на семью, и у родителей остается гораздо меньше времени, которое они могут потратить на развивающие занятия с детьми. Во-вторых, растущие близнецы сами по себе являются социальной группой и испытывают меньше потребности в обмене информацией с внешним миром. Такая ситуация замкнутости близнецов друг на друга носит название "близнецовой ситуации" и часто приводит к отставанию близнецов в развитии. Так, у близнецов может развиваться особый, понятный только им автономный язык, развитие же полноценной речи, в результате, отстает. Это явление более характерно для МЗ близнецов, которые отличаются большей привязанностью друг к другу. Такое отставание в речевом развитии легко преодолевается, если детей на время разлучают (например, помещают в разные группы детского сада), и они бывают вынуждены общаться с другими детьми и взрослыми.           Таким образом, некоторые особенности развития близнецов приводят к тому, что близнецы как особая часть популяции несколько отличаются от остальной ее части. Эти отличия более отчетливо заметны в раннем, особенно младенческом, возрасте. Со временем некоторое отставание близнецов в физическом и умственном развитии компенсируется, и, по большей части, близнецы становятся сопоставимы с остальной популяцией

Выводы

1. Существуют два типа близнецов - монозиготные и дизиготные (МЗ и ДЗ), или, что то же самое, - однояйцевые и двуяйцевые.

2. МЗ близнецы - это дети от многоплодной беременности, которые развиваются из одной оплодотворенной яйцеклетки (зиготы) в результате разделения одного зародыша на два самостоятельных организма на ранних стадиях эмбрионального развития. МЗ близнецы имеют идентичные генотипы (100% общих генов). МЗ близнецы всегда одного пола.

3. ДЗ близнецы - это дети от многоплодной беременности, которые развиваются из двух яйцеклеток, оплодотворенных двумя спермиями (из двух зигот). По своей генетической конституции ДЗ близнецы соответствуют обычным братьям и сестрам (сибсами), т.е. имеют в среднем 50% общих генов. ДЗ близнецы могут быть разного пола.

4. Частота рождения близнецов зависит от зиготности. В среднем ДЗ близнецы рождаются в два раза чаще, чем МЗ. Частота рождения ДЗ близнецов колеблется в зависимости от популяции.

5. Классический близнецовый метод предполагает сопоставление уровня сходства в парах МЗ и ДЗ близнецов и основан на следующих допущениях: 1) равенство сред для партнеров как в парах МЗ, так и в парах ДЗ близнецов; 2) отсутствие систематических различий между близнецами и неблизнецами; 3) отсутствие систематических различий между МЗ и ДЗ близнецами.

6. При чисто генетической детерминации индивидуальных различий (аддитивный эффект действия генов) величина корреляции между партнерами МЗ близнецовых пар должна приближаться к 1,0, а между близнецами ДЗ пар - к 0,5.

7. При средовой детерминации индивидуальных различий величина корреляций как МЗ, так и ДЗ близнецов должна приближаться к 1,0 (в силу общности среды).

8. Допущение о равенстве сред для близнецовых партнеров может нарушаться в силу следующих причин: 1) существуют специфические средовые условия, увеличивающие сходство МЗ близнецов; 2) существуют специфические средовые условия, уменьшающие сходство ДЗ близнецов; 3) существует ряд средовых условий, приводящих к неравноценности сред для партнеров как в парах МЗ, так и в прах ДЗ близнецов, что уменьшает их сходство.

9. Если изучаемая психологическая характеристика чувствительна к тем средовым условиям, равенство которых нарушается, показатель наследуемости, получаемый в близнецовом исследовании, может искажаться.

10. Помимо классического варианта, существует несколько разновидностей близнецового метода, в частности, метод разлученных близнецов, позволяющий наиболее четко разделить наследственные и средовые влияния. 

Метод приёмных детей.

Исследование усыновленных детей является жесткой экспериментальной схемой, позволяющей четко развести влияние генетических и средовых факторов. Эта схема включает в себя, во-первых, сопоставление детей и их биологических родителей и, во-вторых, сопоставление детей и их родителей-усыновителей. Если дети были усыновлены в первые дни жизни и никогда не видели своих биологических родителей, то с ними они имеют только общие гены. С родителями-усыновителями, с которыми дети прожили всю жизнь, у детей нет никакого генетического сходства, но зато есть общие средовые условия.

Более высокая корреляция детей с биологическими родителями свидетельствует о генотипическом влиянии. Большая корреляция с род.ус. – средовое влияние.

Внутреутробные условия среды определяются биологическими матерями. Если изучаемый признак чувствителен к влиянию внутреутробной среды, то тогда влияет материнский эффект.

Таким образом, исследование материнских детей позволяет наглядно и надёжно развести генетические и средовые факторы влияющие на индивидуальные различия.

Выводы

1. Метод приемных детей является жесткой экспериментальной схемой, позволяющей четко разводить влияния генетических и средовых факторов на изменчивость изучаемых психологических характеристик.

2. При использовании метода приемных детей производится сопоставление детей с их биологическими родителями и родителями-усыновителями.

3. Высокая корреляция между детьми и биологическими родителями свидетельствует о генотипических влияниях на изменчивость изучаемой характеристики. Высокая корреляция между детьми и родителями-усыновителями свидетельствует о средовых влияниях.

4. В ряде стран (в том числе и в России), в связи с существующими там традициями усыновления (тайна усыновления охраняется законом), применение метода приемных детей практически невозможно. 

Метод исследования родословных семей.

Через родословные можно получить сведенья о наследуемых признаков, заболеваний и патологических отклонений.

Для большинства наследуемых признаков характерно полигемное наследование: применяют сходство близнецов, приёмных детей, анализ семейного сходства.

Выводы

1. Для генетического анализа дискретных признаков может применяться метод изучения родословных. В случае менделирующих признаков анализ родословных позволяет определить тип наследования (аутосомный, сцепленный с полом, доминантный, рецессивный и т.п.).

2. При изучении количественных признаков можно проводить семейные исследования - рассматривается сходство членов одной семьи друг с другом.

3. О влиянии генотипа говорят в тех случаях, когда большей степени родства соответствует большее сходство (корреляция) по изучаемой характеристике.

4. Семейное исследование в генетике поведения не позволяет четко развести средовые и генетические влияния и относится к "нежестким" экспериментальным схемам, поскольку родственники, имеющие больше общих генов, имеют и более похожие условия среды.

5. К сложностям семейных исследований можно отнести различия в возрасте между родственниками, принадлежащими к разным поколениям. 

Лекция 8.

Молекулярные основы наследственности.

Материальная субстанция, из которой состоят хромосомы, имеет две особенности. Во-первых, она способна постоянно удваиваться, сохраняя большую точность воспроизведения. Во-вторых, она дает множество различных форм, тем самым обеспечивая существование бесконечного разнообразия генов, представленных в природе.

Было показано, что в состав хромосом входят два вида молекул - молекулы белка и дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). И белок, и ДНК обладают указанными свойствами. Сначала предполагали, что основной генетической субстанцией является белок. Двадцать различных аминокислот, входящих в молекулы белков, могут давать бесконечное разнообразие сочетаний, которое может лежать в основе разнообразия генов. И только в начале 50-х гг. было доказано, что носителем генетической информации является ДНК. Оказалось, что ДНК сама по себе, независимо от белка, способна переносить наследственную информацию из одной клетки в другую, тогда как белок без ДНК этого не может.

 ДНК имеет молекулярное строение, обеспечивающее способность к удвоению и к образованию множества разнообразных форм. Молекула нуклеиновой кислоты имеет форму нити, представляющей собой цепь нуклеотидов. Каждый нуклеотид состоит из трех частей: азотистого основания, углеводного компонента и фосфорной кислоты. Отдельные нуклеотиды в нуклеиновых кислотах соединены друг с другом через фосфорную кислоту прочной химической связью. Углеводный компонент в ДНК представлен сахаром – дезоксирибозой. Сахарный и фосфорный компоненты у всех нуклеотидов одинаковы, что же касается оснований, то существует четыре типа оснований: аденин (А), цитозин (Ц), гуанин (Г) и тимин (Т).

Очень важно, что молекула ДНК образована не одной, а двумя нитями, каждая из которых имеет такое строение. Нити соединяются между собой слабыми водородными связями через основания. Пары оснований подходят друг к другу, как ключ к замку. При этом аденин всегда стоит в паре с тимином, а гуанин с цитозином (А-Т, Г-Ц). Благодаря такому комплементарному строению, эта двойная нить способна точно воспроизводить себя, образуя идентичные двойные нити.

При репликации (удвоении) ДНК слабые водородные связи между основаниями рвутся, две полумолекулы расходятся, как застежка-молния, и на каждой из них достраивается новая комплементарная половинка. В результате мы получаем две молекулы ДНК, абсолютно идентичные исходной. Одна имеет старую правую сторону и новую левую, а другая, наоборот, – старую левую и новую правую. Модель Уотсона – Крика дает правдоподобное объяснение способности генов и хромосом точно воспроизводить себя в митозе, что приводит к образованию дочерних клеток точно такой же генетической конституции, что и материнская. Естественно, что в клетке этот процесс значительно сложнее, чем показано на схеме.

В молекуле ДНК большое значение имеет то, в какой последовательности расположены основания. Например, участок ДНК из восьми оснований может выглядеть как ГАТТГАЦЦ, а может и иначе - ТЦТТГААЦ и т.д. Поскольку основания расположены в молекуле ДНК линейно, одно за другим, число различных схем расположения для каждого основания практически неограниченно. Это становится особенно ясно, если учесть, что в состав одной молекулы ДНК входят сотни тысяч отдельных нуклеотидов. Даже у примитивнейшего живого организма - бактериофага - в состав молекулы ДНК входит около 200 тысяч нуклеотидов; у высших животных их число во много раз больше. Таким образом, число оснований сравнительно невелико - всего четыре, число возможных комбинаций - огромно. Если представить себе, что один ген включает 500 пар оснований, то число возможных схем расположения составит 4500. Таким образом, всего четыре основания позволяют создавать огромное число разнообразных сочетаний и тем самым обеспечивают существование всевозможных генов.

Определение гена. Основная функция гена

Несмотря на то, что теперь уже многое известно о строении хромосом, о структуре и функциях ДНК, дать точное определение гена все еще трудно. Одно из возможных определений гена рассматривает ген как единицу функции. Можно сказать, что ген - это небольшой участок хромосомы, обладающий определенной биохимической функцией и оказывающий специфическое влияние на свойства особи. Поскольку было известно, что от генов зависят структурные, физиологические и биохимические признаки, было предложено определять ген как наименьший участок хромосомы, обусловливающий синтез определенного продукта. Какой же продукт синтезируется в результате действия гена?

Еще в 1908 г. английский врач Арчибальд Гаррод, изучая некоторые "врожденные ошибки метаболизма", впервые высказал гипотезу о связи между генами и ферментами. (Ферменты - это специфические белки, присутствующие во всех живых клетках и играющие роль биологических катализаторов. С помощью ферментов осуществляются все процессы обмена веществ и энергии в живых организмах). И только почти через 40 лет первые работы в области молекулярной генетики подтвердили гипотезу А. Гаррода. Гипотеза "ген - фермент", или, что правильнее, "ген - белок", фактически означает, что гены содержат информацию о последовательности аминокислот в белках и продуктом деятельности гена является определенный белок. Если выразиться еще точнее, то ген содержит информацию для синтеза не молекулы белка в целом, а лишь молекулы полипептида. Белки же часто представляют собой комбинацию нескольких полипептидов.

Генетический код

Каким же образом информация о последовательности оснований ДНК преобразуется в последовательность аминокислот в белках? Есть всего четыре различных основания - А, Т, Г, Ц, а в состав белков входят 20 различных аминокислот. Если бы одно основание определяло положение одной аминокислоты в первичной структуре какого-то белка, то в состав этого белка могло бы входить только четыре вида аминокислот. Если бы каждая аминокислота кодировалась двумя основаниями, то число возможных пар составляло бы 4² = 16. Этого также недостаточно для кодирования 20 аминокислот. Только код, состоящий из трех оснований, мог бы обеспечить включение всех 20 аминокислот в состав белка, поскольку число возможных триплетов здесь 4³ = 64. Таким образом, каждой аминокислоте должно соответствовать три последовательных основания ДНК.           Эта зависимость между основаниями и аминокислотами известна под названием генетического кода. Доказательства триплетности кода были получены в 1961 г. Фрэнсисом Криком.

Основные особенности генетического кода могут быть сформулированы следующим образом:

1. Аминокислота кодируется триплетом оснований в полинуклеотидной цепи ДНК.

2. Код является универсальным. У всех живых организмов одни и те же триплеты кодируют одни и те же аминокислоты.

3. Аминокислота может кодироваться более чем одним триплетом (напомним, что число возможных триплетов 64, а число аминокислот 20).

4. Код неперекрывающийся, то есть каждое основание может принадлежать только одному триплету.

Механизм синтеза белков в клетке считывает последовательность оснований в одной половине молекулы ДНК группами по три и затем каждую "тройку" оснований переводит в конкретную аминокислоту и в конкретный белок. Механизм синтеза белка в клетке чрезвычайно сложен. Он предполагает участие другого вида нуклеиновых кислот - рибонуклеиновой кислоты (РНК) и ряда клеточных структур вне ядра клетки.           Расшифровка генетического кода была осуществлена в работе с низшими доядерными организмами (прокариотами). Современные молекулярно-генетические исследования, ведущиеся на объектах более высокого уровня организации (эукариотах), показали, что строение гена и принцип считывания информации для синтеза белка у эукариот отличается от такового прокариот. Оказалось, что гены эукариот содержат как кодирующие участки, которые несут информацию для синтеза специфического белка (они были названы экзонами), так и некодирующие (названные интронами). Например, молекула белка овальбумина состоит из 386 аминокислот. При триплетном коде на каждую аминокислоту должно приходиться по три нуклеотида, соответственно ген овальбумина должен был бы состоять из 1158 нуклеотидов. На самом деле ген овальбумина примерно в семь раз длиннее - 7900 нуклеотидов.

Благодаря существованию интронов, гены эукариот могут нести информацию для кодирования не только одного специфического белка, как у прокариот, но, в зависимости от специфики ткани, в которой они функционируют, результатом их деятельности может быть синтез разных белков. В последнем случае информация, закодированная в данном гене, считывается при участии клеточного механизма, который носит название сплайсинга. Итак, основной функцией гена является кодирование информации, необходимой для синтеза специфического белка.

Выводы

1. Материальным субстратом наследственности являются молекулы ДНК.

2. Молекулы ДНК способны к удвоению с большой точностью воспроизведения.

3. Молекулы ДНК способны образовывать бесконечное разнообразие различных форм.

4. ДНК представляет собой цепь нуклеотидов, в состав которых входят три компонента - фосфорный, углеводный и азотистое основание (аденин, гуанин, тимин или цитозин).

5. Молекула ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей, соединенных через азотистые основания, и имеет комплементарное строение: связи между нитями образуются только в парах аденин – тимин (А-Т) и гуанин – цитозин (Г-Ц).

6. Генетическая информация кодируется последовательностью оснований в цепи ДНК.

7. Основной функцией гена является кодирование информации для синтеза специфического белка.

8. Аминокислоты для синтеза белка кодируются триплетами оснований в цепи ДНК (генетический код).

Генные мутации

Несмотря на большую точность репликации ДНК во время процессов митоза и мейоза, время от времени неизбежно возникают ошибки, которые приводят к изменению последовательности нуклеотидов в цепи ДНК, или генным мутациям. Мутация может представлять собой замену одной пары оснований на другую, потерю одного или нескольких нуклеотидов или, наоборот, добавление дополнительных нуклеотидов. При этом худшим вариантом будет потеря или добавление одного или двух нуклеотидов. В этих случаях рамка считывания триплетов неизбежно сдвигается на одно-два основания вправо или влево и все последующие триплеты будут считываться неправильно. Если же выпали или добавились сразу три основания, то изменения коснутся лишь одной аминокислоты, а вся остальная цепь останется верной. Генные мутации, возникающие в гаметах, оказывают разнообразное действие на организм. Многие из них летальны, так как вызывают слишком серьезные нарушения развития. Известно, например, что у человека около 20% беременностей заканчиваются естественным выкидышем в сроки до 12 недель, и в половине этих случаев обнаруживаются аномалии наследственного аппарата, обусловленные, впрочем, не только генными мутациями.           Генная мутация может привести к тому, что данному локусу будет соответствовать несколько аллелей. Это увеличивает генетическое разнообразие и повышает количество гетерозиготных особей. Предполагается, что все генетические полиморфизмы возникли из-за замены, потери или добавления нуклеотидов в процессе эволюции.

Большинство генных мутаций рецессивны по отношению к "нормальному" аллелю. Такие мутантные аллели могут циркулировать в популяции в течение многих поколений, пока им не удастся встретиться и проявиться. Время от времени могут возникать и доминантные мутантные аллели, которые сразу же дают эффект.

Мутации, происходящие в соматических клетках, наследуются только теми клетками, которые образуются из мутантной клетки путем митоза. Они могут повлиять только на тот организм, в котором они возникли, но со смертью особи исчезают из генофонда популяции. При некоторых соматических мутациях возникают клетки с повышенной скоростью роста, что приводит к возникновению опухолей.

Лекция 9 (ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ!)

Наследственные заболевания.

Наследственные болезни – это болезни обусловленные нарушениями в процессе хранения, передачи и реализации генетической информации.

Хромосомные болезни – все наследственные заболевания обусловлены наличием одного или нескольких паталогических генов, которые наследуются в соответствии с законами Менделя. Ключевую роль наследственных факторов возникновения патологических геннов приводи к заболеванию и подтверждается высокой частотой ряда заболевания в семьях по сравнению с населением в целом.

В основе наследственных заболеваний лежат мутации: генные и хромосомные.

Хромосомные болезни классифицируются по типу генной или хромосомной мутации и сопутствующей индивидуальности вовлекаемые в изменения хромосом. В связи с этим выдерживаются по нозологическуму принципу следующее:

1. Для каждой болезни устанавливаается генетическая структура – это может быть хромосома или её сегмент, которая определяет потологию.

2. Выявляется в чем состоит генетическое нарушение – это м.б. или недостаток или избыток генетического материала. В каждом случае болезни необходимо чётко определить, 1. где произошла мутация – в гомете родителей или их зиготе. 2. Является ли мутация возникшая вновь или она уноследованна от родителей. Сама по себе мутация приводит к нарушению синтеза определённого белка.

Надо чётко понимать, что нарушение нормального хромосомного баллансса приводит к растройству развития организма как единой системы. Степень отклонения в развитие организма зависит от степени отклонений в гене. Недостаток материала вызывает большие пороки, чем его избыток. Качественный, т.е. генный состав численно или структурно изменяющихся хромосом являются важнейшим фактором тяжести и спектра нарушения развития организма. К моменту рождения пароки развития уже имеются, отсутствуют лишь те, которые связаны с формированием первичных или вторичных половых признаков

По этому типу все болезни можно разделить на 2 большие группы:

болезни вызванные изменением числа хромосом при сохранении структуры, т.е. геномные мутации и болезни обусловленные изменением структуры хромосом (хромосомные мутации). Рассмотрим численные нарушения. Они состоят в изменении хромосомного набора и отклонением числа хромосом по каждой паре в сторону уменьшения (моносомия) в сторону увеличения (трисомия) а если еще больше то полисомия. Геномные мутации по отдельным хромосомам многичисленны и они составляют основную массу хромосомных болезней. Полная моносомия наблюдается по Х хромосоме приводит к развитию синдрома Шершевского-Термана. Обычно люди с этим синдромом живут до 60-65 лет. Изменения в количестве индивидуальных хромосом вызывают нарушения их распределения по дочерним клеткам во время мейоза или при первом дроблении уже оплодотворнной яйцеклетки. Причинами такого нарушения могут быть нарушения расхождения хромосомы в результате деления, в результате чего удвоенная хромосома попадает лишь в одну дочернюю клетку. Основные структурные нарушения, которые вызываются частичными, которые могут привести удвоение одного из плеча хромосом. Основные факторы вызывающие геномные хромосомные мутации:

– физический,

– химический,

– биологический,

– нарушение обмена витамина В12, при котором нарушаются иммунные состояния риск иметь ребенка с трисомией для женщин возраста 40 лет и выше встречается гораздо выше, чем в возрасте до 30 лет (механизм такого влияния не ясен), а у молодых матерей(до 18 лет) часто рождаются дети с синдромом дауна.

При трисомиях и моносомиях выделяют три вида генетических нарушений:

• специфические (связанные с изменением содержания структурных генов, кодирующих определенные специфические белки, выяснить от чего зависит и как определить активность соответствующих белков в организме очень сложно);

• полуспецифические (обусловлены изменением содержания генов, которые контролируют ключевые этапы метаболизма клетки);

• неспецифические (связанные с содержанием в клетке хроматина – это один из элементов клетки, который необходим для деления клеток, клеточного роста и других процессов, происходящих в клетке)

Полисомия половых хромосом.

Х полисомия при отсутствии У хромосом. Обычно это встречается у девочек, при хромосомном обследовании встречается частота 2 человека на 1000 населения. У таких людей возникает 3 Х хромосомы и появляется не 46, а 47 хромосом. У больных встречаются нормальное умственное и физическое развитие, однако, они чаще страдают шизофренией. Наличие Х трисомии приводит к развитию синдрома Кляйн-Фендера (женское заболевание). Синдром характеризуется мужской конституцией (развитой мускулатурой), возможность бесплодия. При Х моносомии (встречается 1 человек из 1000) возникает синдром Шершевского-Тернера. У людей с этим синдромом встречается недоразвитие половых признаков, врожденные соматические пороки развития и низкий рост, в кареотипе у него 45 хромосом, обычно эти люди бесплодны

Соматические хромосомы (аутосомы)

Характеризуются избытком /недостатком хромосомного материала. Полисомния встречается, но как правило эти люди не дееспососбны и обычно их диагносцируют при обортах и выкидашах. Механизм возникновения этой патологии сводится к тому что происходит процесс нерасхождения в паре гомологичных хромосом в мейозе у родителей. Трисомия возникает в различных хромосомах (в 8, 9..) Если в 8ой, то плод обычно погибает, а если в 9ой, то у ребенка возникают различные пороки сердца или иные. Известная болезень по трисомии – это болезнь дауна. Она обнаруживается довольно часто и в кареотипе у них 47 хромосом.

Генные наследственные болезни.

Диагностика каждого наследственного заболевания всегда начинается с клиничсекого анализа, а далее проводится генологический анализ (изучается вся родословная человека), и затем устанавливается тип наследования. В зависимости от того где нахлдится патологический ген( в аутосоме или половой хромосоме) и каковы их взаимоотношения с нормальными аллелями (т.е. является ли мутация доминантной, когда нормальный ген подавляется патологически или рецессивной, когда патологический ген подавляется нормальным). В результате различают типы наследования:

1. аутосомный доминантный

2. аутосомный рецессивный

Тип наследования устанавливается путем анализа родословной, когда учитывают распространение в семье, изучаемого заболевания и родословной отношения между носителями патологических генов. Основные методы определения наличия генного заболевания:

– метод определенеия биохимического эффекта. С помощью биохимических методов определяется наличие ферментов, которые влияют на структуры ДНК. В организме порядка 140-150 ферментов, которые влияют на синтез белков сахаров, а так же других биологически-активных веществ, которые участвуют в жизнедеятельности клеток.

–

Болезнь Альцгеймера.

Была описана в 1906 году. Как правило это заболевание обнаруживается у людей пожилого возраста. Первые заметные признаки заболевания обычно связывают с преклонным возрастом и стресс. Основные симптомы: спутанность, агрессивность, колебания настроения, способность говорить и понимать, потеря долговременной памяти, постепенно симптомы нарастают. Средняя продолжительность жизни людей с синдромом 7 лет со дня постановки диагноза. Чаще всего этой болезнью болеют как мужчины так и женщины, но надо сказать что по разным данным в США и других развитых государствах больше болеют мужчины.

Болезнь проходит 3 стадии:

1. стадия преддеменции (возникновение прогресирующая картина нарушения когнитивных компонентов – мышление ..)

2. ранняя деменция (нарушение когнитивных функций, функций речи – скудный словарный запас, пропадает беглость речи, растройство мелкой моторики)

3. умеренная деменция (возникает агрессия, раздражительность, эмоциональная лабильность, проблема памяти, мышления и др когнитивными функциями)

4. тяжелая деменция (утрата вербальных навыков, когнитивные функции практически полностью утрачиваются, возникают апатия и отвращение, потеря мышечной массы. В итоге смерть)

Синдром возникает за счет снижения нейромедиатора ацетилхолина. Другим важным элементом возникновения болезни является аггровация белка, который откладывается в тканях мозга. Наличие этого белка является наследственным фактором. Ген отвечающий за обмен этого белка является пусковым механизмом, которы передается по наследству, обычно он расположен в 21 хромосоме. В результате гибель.

Профилактика: четкое соблюдение принципа. Коррекция витаминов, образа жизни

Подходы: поведенчиский, эмоциональный (направлен на терапию воспоминания, при котором воспоминаются пережитые события при помощи старых фотографий, предметов старого обихода и предметов дорогих для больного), когнитивный (направлен на стимляцию и когнитивных функций и ориентирован, стимуляторно ориентированный (ориентация больного на личность пациента, чтобы облегчить осознания им обстановки и собственного места в этой обстановке). Стимулирующие действия – арт терапия, музыка терапия.

Синдром Дауна (трисомия по 21 хромосоме)

Встречается гораздо чаще чем другие. Открыт английским врачом Джоном Дауном. Тогда он назвал этот синдром монголовидность (по чертам лица больных). В ХХ веке этот синдром стал очень распространеным. В среднем на 700 родов встречаются одни с синдромом дауна. С возрастом матери увеличивается вероятность рождения ребенка с этим заболеванием. 20-25 лет 1 на 1500 случаев, 24-30 лет 1 на 200, в возрасте старше 45 лет вероятность 1 из 19!

Диагностика: клинические проявляени, УЗИ и генетические тесты, забор крови.

Симтомы: плоское лицо, укороченный череп, мышечная гипотомия, плоский затылок, короткие конечности, открытый рот, короткая широкая шея, короткий нос. Такие дети могут жить более 50 лет, однако у их вероятность рождения детей даунов 50%.

Нарушение речи, мелкой моторики, начинают ходить в 2-4 года, у них возникает на фоне когнитивных нарушений проблемы со слухом, они трудно обучаемы. Известен один случай, когда с болезнью Дауна человек получил университетское о

бразование. Те дети которые доживают 45-50 лет заболевают синдромом Альцгеймера.

Синдром Шершевского-Тернера (Х моносомия – одна Х хромосома)

Описана в 1925 году Шершевским. Характеризуется симптомами: половой инфантилизм, кожные крылавидные складки в области щек, деформация локтевых суставов. Определяются с помощью клинических проявлений, забора крови, анализа кареотипа. Больные низкорослые, у них неправильное телосложение, порой деформация локтевых суставов ушных раковин, пороки сердца. Больные поддаются коррекции. Прогноз благополученю Доживают до 40-45 лет.