5.3. Генетический полиморфизм популяций как основа наследственной предрасположенности

Индивиды, составляющие популяцию, различаются по огромному числу признаков. В силу генетических различий индивиды подвержены избирательной элиминации (устранению), которая приведет к изменению частоты гена в следующем поколении. При этом индивиды, которые обладают признаками, способствующими выживанию и оставлению потомства, считаются лучше приспособленными. Благоприятные признаки могут выражаться в относительно простых качествах - силе, ловкости, выносливости и т. д., но могут быть менее заметными, например, такие как устойчивость или невосприимчивость к заболеванию. Главная особенность приспособительного признака состоит в том, что он способствует его носителю участвовать в создании следующего поколения, т.е. оставить большее число потомков в сравнении с индивидами без данного признака. При условии наследования приспособительных признаков происходит постепенное накопление их в популяции. Соответственно и происходит изменение генетического состава популяции под действием естественного отбора.

В предыдущем разделе говорилось о том, что под действием естественного отбора происходит изменение генетического состава популяции за счет выживания наиболее приспособленных. Но силы отбора могут благоприятствовать не одному, а одновременно нескольким различающимся фенотипам. Действительно, разнообразие четко различающихся (дискретных) фенотипов является

чрезвычайным распространенным явлением в царстве живой природы. Полиморфизм может быть представлен в популяции очевидными отклонениями, как, например, альбиносы, или, что наблюдается гораздо чаще, ограниченной частью популяции, например, рыжеволосыми индивидами. Явление полиморфизма может быть отнесено к любому фенотипическому признаку: морфологическому, физиологическому, цитологическому, биохимическому, молекулярному или психологическому и т.д. Полиморфизм обусловлен одновременным существованием в популяции нескольких генетических факторов (аллелей) с дискретным фенотипическим эффектом. Примером серологического полиморфизма у человека может служить группа крови системы АВО, в которой четко различаются в реакции агглютинации 4 группы: О (І), А (ІІ), В (ІІІ) и АВ (ІV).

Гены, определяющие различные группы крови человека, считались в недалеком прошлом образцом «нейтральных» генов, т.е. генов, не имеющих приспособительного значения. В настоящее время это предположение, по крайней мере, для групп крови систему АВ0, полностью опровергнуто. Так, среди больных с язвенной болезнью 12-перстной кишки частота группы 0 на 17% выше, чем в популяции среди больных язвой желудка - на 10%; у больных пернициозной анемией группа А встречается на 13%, а среди больных сахарным диабетом - на 8% чаще, чем среди остального населения. Сходная картина наблюдается и при других заболеваниях. Существенное значение имеет несовместимость между плодами с группой крови А и материнским организмом с группой крови 0 или В, между плодами с группой крови В и матерями с группой крови А или 0 и между плодами с группой крови АВ и матерями с А или В. Иммунологический конфликт приводит к элиминации плодов и, следовательно, к постоянной утрате аллелей А и В. Тем не менее частоты групп крови системы АВ0 в популяции поддерживаются не только на высоком, но и относительно постоянном уровне. Это можно объяснить только тем, что и аллель А и аллель В (или их сочетание) предоставляют организму определенные селективные ( приспособительные) преимущества.

Таким образом, приведенный пример показывает, что генетический полиморфизм, с одной стороны, является отражением действия разнонаправленных приспособительных процессов, с другой - является частью генетической предрасположенности к развитию мультифакториально обусловленных заболеваний.

По данным современных исследований, геном человека содержит примерно от 26 до 30 тыс. генов, и около трети имеют более чем один аллель, т.е. являются полиморфными. Таким образом, только за счет комбинативной генетической изменчивости возникает неисчерпаемое генетическое разнообразие человека. Неповторимость генетической конституции во многом определяет особенности индивидуального характера возникновения и течения заболевания. Другой источник генетической изменчивости и генетического полиморфизма связан с устойчивостью человека к некоторым заболеваниям. Например, защиту организма человека от малярийной инфекции обеспечивает особое свойство гемоглобина, предотвращающее развитие паразита в эритроците. Это свойство, известное как серповидно-клеточный гемоглобин, определяется единственным геном, который в гомозиготном состоянии вызывает тяжелое заболевание. Однако, несмотря на гибель гомозигот, это свойство оказывается полезным в целом для популяции, и частота генов может достигать высоких значений.

Важно подчеркнуть, что исторически длительное время существование конкретных популяций в одних и тех же условий среды привело к закреплению специфических для каждой популяции сочетание нормальных аллелей, наиболее адекватных условиям существования. В связи с расширение ареала обитания, интенсивными миграциями, переселением целых народов полезные в определенных конкретных условиях сочетания нормальных генов уже не обеспечивают оптимальные условия функционирования организма. Это приводит к тому, что часть наследственного полиморфизма обусловливает неблагоприятное сочетание нормальных, а не патологических генов и становится базой для развития болезней с наследственным предрасположением.

Явление полиморфизма оказалось полезным при выявлении групп риска по конкретным заболеваниям на основании данных о связи полиморфизма и частоты заболеваний, как это было показано выше для язвенной болезни 12-перстной кишки и других заболеваний.

Контрольные вопросы и задания

1. Дайте определение термину популяция

2. Сформулируйте закон Харди-Вайнберга

3. При соблюдении, каких условий ожидается выполнение закона Харди-Вайнберга

4. Определите основное условие «равновесной популяции»

5. Перечислите процессы, нарушающие закон Харди-Вайнберга

6. Всегда ли частоты генотипов соответствуют частотам фенотипов? Приведите примеры

7. В популяции частота рецессивного аллеля составляет 0,01:

а) определите относительные частоты гомо- и гетерозигот в панмикстной популяции;

б) рассчитайте во сколько раз чаще встречается рецессивный аллель в гетерозиготном состоянии по сравнению с гомозиготным;

8. Дайте определение понятию «инцест»

9. Что отражает коэффициент инбридинга

10. Почему в родственных браках чаще, чем в неродственных рождаются дети с аутосомно-рецессивными заболеваниями?

11. Чем объяснить повышенную частоту кровнородственных браков среди родителей детей с редкими аутосомно-рецессивными заболеваниями?

12. Приведите пример полиморфных признаков у человека.

13. Какие процессы способствуют поддержанию полиморфизмов в популяции?