1. Инцестные (запретные) браки – между родственниками 1-й степени родства,

2. Кровнородственные браки – между родственниками 2-й и более степени родства.

• Частота гомозигот по рецессивному аллелю при темпе мутирования U =

-5

10 В потомстве от браков двоюродных сибсов в 20 раз выше, чем при не родственных браках.

• Коэффициент инбридинга – это вероятность того, что два аллеля в данном локусе идентичны по происхождению.

• Коэффициент инбридинга:

F = (½)n+n´+1 · (1 + Fz), где

n и n´ - число поколений, начиная от общего предка до родителей индивида,

Fz – коэффициент инбридинга для общего предка.

• Если родители этого предка не были родственниками, то Fz = 0, тогда F = (½)n+n´+1.

• Пример. Определить F для потомков от брака двоюродных сибсов.

♀ ♂

F = (½)2+2+1 + (½)2+2+1 =

= 1/32 + 1/32 = 2/32 = 1/16.

Если дед и бабка двоюродных сибсов инбредны (F=1/16), то F для их потомков будет:

1/32 · (1+1/16) + 1/32 · (1+1/16) =

1/32 · 17/16 + 1/32 · 17/16 = 17/532 + 17/532 = 34/532 = 1/15

• Частота различных заболеваний у детей, родители которых являются двоюродными сибсами

• Дрейф генов большое влияние оказывает в изолированных популяциях в результате случайных колебаний концентрации отдельных аллелей: одни аллели в ряду поколений могут быть совсем утрачены, а другие встречаются чаще. Поэтому встречают очаги накопления отдельных форм аутосомно-рецессивных и аутосомно-доминантных заболеваний (Е.К. Гинтер,1980).

Естественный отбор в человеческих популяциях действует слабо в результате улучшения условий жизни людей, развитию медицины. В результате происходит накопление рецессивных мутаций. Например, в Китае 6% дальтоников, в Австралии их нет, а у евреев – 8%. Широко распространена близорукость.

Наиболее жестко отбор идет в эмбриональном периоде, особенно хромосомные и геномные мутации:

• Спонтанные аборты составляют около 15% от всех зачатий,

• Мертворождения – 2%,

• Детская смертность – 2-3%,

• Часть людей невступают в брак,

• Часть людей бесплодны.

• Естественный отбор путем элиминации определенных генотипов нарушает равновесие Харди-Вайнберга. Элиминация доминантного гена происходит быстрее, чем рецессивного. Рецессивный ген, находящийся в гетерозиготном состоянии элиминирует очень медленно.

• Например, муковисцидоз чаще приводит к гибели гомозигот до репродуктивного возраста. Доля этой мутации, несмотря на отбор, 1/25-1/30. Для поддержания такой частоты гетерозигот достаточно, чтобы их число достигло репродуктивного возраста на 1% больше, чем гомозигот по нормальному аллелю.

• 3. Генетический полиморфизм человеческих популяций

• Генетический полиморфизм человеческих популяций возник в результате отбора, если частота редкого мутантного аллеля составляет не менее 1%.

У человека около 200 полиморфных систем (биохимические и иммунологические показатели крови, молока, слюны, плаценты и др.).

Системы балансированного полиморфизма поддерживают беспредельную генетическую гетерогенность человеческих популяций и обеспечивают уникальную генотипическую индивидуальность каждого человека. Генетическому полиморфизму способствует стабилизирующий отбор в пользу гетерозигот.

Особенности современных человеческих популяций:

• наследственные болезни человека характеризуются большой гетерогенностью;

• полиморфизмом хромосом человека;

• полиморфизмом белков.

Пути управления эволюцией человека

1. Ослабление давления мутаций, поиски антимутагенов, снижение контакта с мутагенами, внедрение теста на мутагенность- СХО (в культуре клеток)

2. Расширение сети МГК,

3. Внедрение методов генотерапии,

4. Управление пенетрантностью гена,

5. Создание благоприятных социальных условий.

Благодарю за внимание

Кировская государственная медицинская академия

Кафедра медицинской биологии и генетики

Лекция

Популяционная структура человечества

Зав. кафедрой медбиологии и генетики

доктор мед. наук профессор А.А. Косых

Киров-2007

• План лекции:

1. Определение человеческих популяций.

2. Генетическая структура человеческих популяций.

3. Действие эволюционных факторов в человеческих популяциях.

4. Генетический полиморфизм и адаптивный потенциал человеческих популяций.

Человек принадлежит к единственному зоологическому виду Homo sapiens семейства Hominidae – люди.

В биологическом плане человек представляет замкнутую систему из комплекса самовоспроизводящихся популяций, между которыми происходит обмен генами, но которые не скрещиваются с другими видами.

• Популяционная структура человечества

1. Расы:

• большие расы (3),

• малые расы (5),

- подрасы (более 20).

2. Этнические группы:

• нации,

• племена,

• роды.

3. Демы (народности, от Demos – народ).

4. Изоляты.

• Раса человека – часть вида Homo sapiens, объединяющая исторически сложившуюся большую группу людей, характеризующуюся некоторыми общими наследуемыми морфологическими и физиологическими особенностями, связанные единством происхождения и определенной областью обитания.

Большие расы:

• монголоидная (азиатско-американская),

• европеоидная,

• экваториальная (негро-австралоидная).

Малые расы:

• азиатская,

• американская,

• евразийская,

• негроидная,

• австралоидная.

• Схема расовой классификации (Рогинский Я.Я., Левин М.Г.)

• В биологическом плане расы человека мало отличаются, границы их нечеткие, что говорит о единстве происхождения человеческих рас (цвет кожи, волос, разрез глаз и др.). Они находятся на одном и том же уровне эволюционного развития.

• Расовые различия обусловлены тем, что в свое время различные группы людей подвергались различным факторам естественного отбора. В большей степени эти различия не биологические, а социальные (язык, обычаи, технические приемы и др.).

• Существуют две точки зрения на происхождение рас:

• Моноцентризма,

• Полицентризма.

Наиболее обоснованным считается моноцентризм

• Механизмы расообразования:

• Дифференцированное мутирование, дрейф генов (распределение групп крови по системе АВ0), изоляция;

• Смешение (образование переходных рас);

• Отбор (формирование генетического полиморфизма).

• В биологическом (генетическом) смысле границы популяций, т.е. общность группы людей, определяют не пространственная близость, а родственные связи между членами популяции.

• Большие популяции подразделяются на субпопуляции, временные относительно изолированные группы людей – демы.

• Демы характеризуются:

• малым процентом лиц, происходящих из других групп (1 – 2%);

• высокой частотой внутригрупповых браков (80 – 90%);

• малой численностью (1,5 – 4,0 тыс. чел.).

Изоляты характеризуются:

• малой численностью (не более 1,5 тыс. чел.);

• представители других групп составляют не более 1%;

• частота внутригрупповых браков составляет более 90%.

Демографические характеристики популяций человека:

• Размер популяции,

• Рождаемость и смертность,

• Возрастная и половая структура,

• Род занятий,

• Экономическое положение,

• Географические и климатические условия жизни.

• Генетическая структура популяций определяется системой браков и факторами, изменяющими частоты генов.

Генетические характеристики:

• Коэффициент инбридинга,

• Частоты генов (генотипов).

Механизмы, определяющие генетическую структуру популяций:

• Поддерживающие равновесие - действие закона Харди-Вайнберга,

• Нарушающие равновесие – действие элементарных эволюционных факторов (мутации, миграция, изоляция, дрейф генов, естественный отбор).

• К человеческим популяциям применим закон Харди-Вайнберга. Частота гена является одной из основных характеристик в популяционной генетике человека. Для медико-генетических целей важно знать частоту гетерозигот.

• Чем ниже частота аллеля, тем большая доля этого аллеля присутствует в популяции в гетерозиготном состоянии, а отношение частоты гетерозигот к частоте больных тем больше, чем реже встречается рецессивное заболевание.

• Пример: частота алкаптонурии 1/1.000.000

q2 = 0,000001; q = √0,000001 = 0,001; – частота рецессивного гена алкаптонурии.

p = 1 – q; p = 1 – 0,001 = 0,999; - частота доминантного аллеля.

p2 AA + 2pq Aa + q2 aa = 1;

2pq Aa = 2 x 0,999 x 0,001 = 0,02; - частота носителей рецессивного гена алкаптонурии в гетерозиготном состоянии, т.е. 1/500 человек.

2pq > q2 в 2000 раз.