4. Генетический полиморфизм и генетический груз человеческих популяций.

Генетический полиморфизм – состояние длительного разнообразия генотипов в пределах популяции или вида. На генетическом уровне проявляется как сосуществование нескольких разных аллелей одних и тех же генов. Генетический полиморфизм поддерживается за счёт мутаций и рекомбинаций генетического материала. Чем больше запас генетического полиморфизма в данной популяции, тем легче ей адаптироваться к новой среде и тем быстрее протекает эволюция. 

Виды:

• Генный – ген представлен в популяции более чем одним аллелем (группы крови)

• Хромосомный – имеются различия по отдельным хромосомам в результате хромосомных аббераций, при условии, что изменения не влекут патологических последствий

• Геномный – связан с изменением наборов хромосом в кариотипе

• Переходный – возникает в популяции в то время, когда происходит замещение аллеля другим, который придает обладателю более высокую приспособленность (гаптоглобины)

• Сбалансированный – возникает в том случае, когда ни один из генотипов не получает преимущества, а естественный отбор благоприятствует разнообразию (в пользу гетерозигот)

Генетический груз - часть наследственной изменчивости популяции, определяющая появление менее приспособленных особей, подвергающихся избирательной гибели в результате естественного отбора. Эффекты генетического груза выражены в явлениях сбалансированного полиморфизма, летальности и сниженной фертильности

Типы:

• Мутационный генетический груз - побочное действие мутационного процесса. Стабилизирующий естественный отбор удаляет вредные мутации из популяции.

• Сегрегационный генетический груз– характерен для популяций, использующих преимущество гетерозигот. Удаляются хуже приспособленные гомозиготные особи. Если обе гомозиготы летальны – половина потомков погибает. (дизруптивный отбор)

• Субституционный генетический груз – возникает в популяцих, когда происходит замена старого аллеля новым, превосходящим его аллелем (взаимодействует с движущим отбором)

О генетическом грузе говорят факты широкого распределения у человека врожденных наследственных заболеваний. Среди них много заболеваний, обусловленных наличием рецессивных генов. В этом случае больной ребенок рождается от внешне здоровых родителей. По подсчетам имеется около 100 разных наследственных болезней, которые в каждом поколении поражают около 4% новорожденных. Объем генетического груза и его природу у человека изучают путем анализа последствий от родственных браков. Потомки от брака родственников испытывают на себе влияние генетического груза в виде высокого процента мертворождений и высокой смертности до года и выше.

Проблема генетического груза у человека имеет большое значение для современной медицины, т.к. наследственные заболевания приобретают все больший удельный вес в отягощении человечества болезнями, также приобретает значение в связи с защитой окружающей среды от загрязнений.

5) Популяционно-статистический метод генетики

Популяционно – статистический метод изучения генетики человека основан на использовании закона Харди – Вайнберга. Он позволяет определять частоту генов и генотипов в популяциях людей.

Изучение распространения генов среди населения различных географических зон (геногеография) дает возможность установить центры происхождения различных этнических групп и их миграции, определить степень риска появления наследственных болезней у отдельных индивидуумов.

Генетическая гетерогенность - наличие в популяции нескольких аллельных вариантов гена (минимум двух). Чем большее число генов имеют аллельные варианты, тем выше генетическая гетерогенность популяции.

 поддерживается мутационным процессом

Наследственный полиморфизм - наличие в популяции на протяжении многих поколений нескольких генетических форм (генотипов).

 определяется генетической гетерогенностью и процессом рекомбинации

Различают две формы наследственного полиморфизма:

а) экологический (адаптационный)

б) гетерозиготный, который устанавливается в результате давления положительного отбора гетерозигот.

В медицинской генетике используется для:

1. изучения структуры популяции человека

2. изучения причин, приводящих к изменению популяции человека (закономерности мутационного процесса)

3. даёт представление о частоте генов, в том числе определяющих развитие патологии в популяции различных стран и народов

4. исследует закономерности распространения наследственных заболеваний в разных по строению популяциях

5. исследует возможность прогнозирования частоты заболевания в последующих поколениях

6. изучения роли наследственности и среды в создании фенотипическкого полиморфизма человека по многим признакам

В основе метода – закон Харди-Вайнберга:

(p + q)² = p² + 2pq + q² = 1, где p - частота доминантного аллеля А

p + q =1 q - частота рецессивного аллеля а

p² + 2pq + q² = 1

Закон ХВ работает, если выполняются условия:

1. Популяция безгранично большая

2. Популяция характеризуется полной панмиксией

3. Отсутствуют факторы динамики (мутационный процесс, миграция, дрейф генов, естественный отбор)

В популяции человека часто это условие нарушается, поскольку браки в большинстве случаев являются ассортативными (выбор супруга осуществляется по каким-либо предпочтительным фенотипическим признакам). Разновидность ассортативного брака – близкородственный (инбридинг).

Так как родственные особи в генетическом отношении более сходны между собой, инбридинг ведет к повышению частоты гомозигот и снижению частоты гетерозигот по сравнению с ожидаемыми согласно закону Харди-Вайнберга.

Частота генотипов в инбрендной популяции имеет вид:

- частота гомозигот АА= p² + pqF

- частота гетерозигот Аа = 2pq (1 – F)

- частота гомозигот аа = q² + pqF

F – коэффициент инбридинга – представляет собой вероятность того, что у потомка от родственного брака в каком-то локусе будут находиться два идентичных гена, полученных от общего предка.