40. Человек как объект генетических исследований. Генеалогический метод изучения наследственности человека. Типы наследования признаков.

1) Человек как вид обладает целым рядом особенностей, не позволяющих применять гибридологический метода генетического анализа для изучения его наследственности и изменчивости. Во-первых, у человека не может быть произведено искусственного направленного скрещивания в интересах исследователя. Во-вторых, низкая плодовитость делает невозможным применение статистического подхода при оценке немногочисленного потомства одной пары родителей. В-третьих, редкая смена поколений, происходящая в среднем через 25 лет, при значительной продолжительности жизни дает возможность одному исследователю наблюдать не более 3—4 последовательных поколений. Наконец, изучение генетики человека затрудняется наличием в его геноме большого числа групп сцепления генов (23 у женщин и 24 у мужчин), а также высокой степенью фенотипического полиморфизма, связанного с влиянием среды.

Невозможность направленного скрещивания, проводимого в интересах исследования, и малочисленность потомства, получаемого от каждой родительской пары, компенсируются подбором в популяции семей с интересующим генетика признаком в количестве, достаточном для проведения статистического анализа потомства. Ограниченность числа поколений, которые может наблюдать один генетик, компенсируется возможностью подбора и регистрации последовательных поколений семей с интересующим признаком многими поколениями исследователей. Существенно облегчается генетический анализ у человека благодаря высокой степени изученности его фенотипа методами морфологии, физиологии, биохимии, иммунологии, клиники. Большие перспективы в изучении наследственности и изменчивости у человека открываются в связи с применением ранее используемых и новых методов генетических исследований.

2) Генеалогический метод (метод анализа родословных). Позволяет проследить наследование признаков в семьях. Используется для определения наследственного или ненаследственного характера признака, доминантности или рецессивности, картирования хромосом, т. е. для установления принадлежности гена, кодирующего данный признак, к определенной группе сцепления, сцепленности с Х- или Y-хромосомами, для изучения мутационного процесса, особенно в случаях, когда необходимо отличить вновь возникшие мутации от тех, которые носят семейный характер, т. е. возникли в предыдущих поколениях. Как правило, генеалогический метод составляет основу для заключений при медико-генетическом консультировании (если речь не идет о хромосомных болезнях).

Генеалогическим методом установлено, что развитие некоторых способностей человека (например, музыкальности, склонности к математическому мышлению и т. п.) определяется наследственными факторами. Известны исторические факты проявления музыкальной одаренности во многих поколениях. Примером может служить семья Бахов, где в течение ряда поколений было много музыкантов, в их числе знаменитый композитор начала XVIII в. Иоганн Себастьян Бах.

Разумеется, проявление тех или иных генотипически обусловленных психических особенностей человека, в том числе и одаренности, определяется социальной средой, под влиянием которой и формируется в человеческом обществе личность.

Генеалогическим методом доказано наследование многих заболеваний, например некоторых болезней обмена веществ, в том числе сахарного диабета (рецессивный). Он характеризуется нарушением углеводного обмена и распознается по повышенному содержанию сахара в крови. Существует врожденная (рецессивная) глухота. Некоторые формы тяжелого психического заболевания-шизофрения-тоже наследственны (или рецессивны). Известны наследственные заболевания, определяемые не рецессивными, а доминантными генами, например ведущая к слепоте наследственная дегенерация роговицы. Предрасположенность к заболеванию туберкулезом носит наследственный характер.

3) Признаки, наследование которых соответствует законам Менделя, получили название менделирующих. Менделирующие признаки у человека определяются действием одного гена (моногенные). Выделяют следующие типы наследования моногенных признаков:

• Аутосомно-доминантный тип наследования признаков

• Ген расположен на аутосоме, поэтому и мужчины и женщины могут иметь данный признак с одинаковой вероятностью.

• Признак проявляется как в гомозиготном, так и гетерозиготном состоянии. Гомозиготы по аутосомно-доминантным заболеваниям встречаются крайне редко, имеют очень тяжелые нарушения и высокий риск летальности.

• Риск для потомства больного человека составляет обычно составляет 50%.

• Вероятность рождения больного ребенка у двух гетерозиготных носителей аномального аутосомно-доминантного гена составляет 75%.

• Вероятность проявления имеющегося в организме гена во внешнем признаке редко составляет 100% (неполная пенетрантность).

• Многие аутосомно-доминантные заболевания возникают не с момента рождения. Возраст начала заболевания очень различается не только у пациентов из разных семей, но и у близких родственников.

• Аутосомно-рецессивный тип наследования признаков

• Ген расположен на аутосоме, поэтому и мужчины и женщины могут иметь данный признак с одинаковой вероятностью.

• Действие аутосомно-рецессивного гена реализуется во внешнем признаке, только если он находится в гомозиготном состоянии.

• В большинстве случаев рождение больного ребенка происходит от здоровых родителей, если они оба являются гетерозиготными носителями аномального гена. Риск рождения больного ребенка в таком браке составляет 25%, а здорового – 75%.

• В браке человека с аутосомно-рецессивным заболеванием со здоровым человеком, все дети обычно здоровы.

• Аутосомно-рецессивный ген может передаваться во многих поколениях, не проявляясь во внешнем признаке. Каждый человек является гетерозиготным носителем 3-5 аутосомно-рецессивных генов тяжелых нгаследственных заболеваний.

• Клинические проявления аутосомно-рецессивных заболеваний достаточно однородны у братьев и сестер. Однако, экспрессивность патологических состояний сильно варьирует у пациентов из разных семей. Пенетрантность аутосомно-рецессивных заболеваний практически всегда составляет 100%.

• Х-сцепленный доминантный тип наследования признаков

• Х-сцепленный доминантный тип наследования признаков регистрируется только при некоторых заболеваниях.

• В этом случае аномальный ген расположен в Х-хромосоме, но явялется доминантным. Патологическое состояние, которое он вызывает, проявялется не только у гемизиготных мужчин, но и гетерозиготных женщин и передается из поколение в поколение.

• При анализе потомства больного отца в семьях все дочери имеют соответствующее заболевание, так как обязательно получают от отца Х-хромосому, содержащую анамальный Yген. В то же время все сыновья будут здоровы, поскольку унаследуют только Y-хромосому.

• Если в семье больна мать, то заболевание обнаруживается у 50% детей независимо от их пола.

• При патологических состояниях мужчины часто имеют более тяжелое нарушение состояния здоровья, так как у них отсутствует компенсирующее влияние нормального аллеля. В таких случаях заболевание обнаруживается только у женщин, но регистрируются повторные случаи спонтанных абортов и мертворождений.

• Х-сцепленный рецессивный тип наследования признаков

• В такой ситуации больными являются только мужчины, т.к. они имеют только одну Х-хромосому и оказываются гемизиготными по аномальному гену. Женщины остаются здоровыми, даже будучи гетерозиготными носителями аномального гена. В семьях, в которых регистрируется Х-сцепленное заболевание, больными оказываются мужчины, но передается оно по материнской линии.

• Если женщина, гетерозиготная носительница аномального гена, вступает в брак со здоровым мужчиной, то половина ее сыновей будут больны, а половина дочерей окажутся тоже гетерозиготами.

• У больного мужчины и женщины, не имеющей аномального гена, все детьи будут здоровы, но дочери станут носительницами, т.к. от своего отца они унаследуют его Х-хромосому. Сыновья этого мужчины, получая от него Y- хромосому, не будут иметь данного заболевания.

• Рождение больной девочки возможно в случае заболевания отца и гетерозиготной матери. Независимо от пола половина детей таких родителей оказываются больными.

• Y- сцепленный тип наследования признаков

• Наследственными аномалиями, контролируемыми генами, локализованными на Y-хромосоме, следует отнести синдактилию (перепончатообразное сращение 2-го и 3-го пальцев на ноге) и гипертрихоз (волосатость) края ушной раковины. Поскольку Y-хромосома встречается только у мужчин, эти гоены гены пердаются потомству только по мужской линии.

Взаимодействие генов. Отклонение от законов Менделя вызывают различные виды взаимодействия генов. Различают взаимодействие аллельных и неаллельных генов

Взаимодействие аллельных генов. Различают:

• Неполное доминирование – доминантный ген не полностью подавляет проявление действия рецессивного гена.

• Сверхдоминирование – доминантный ген в гетерозиготном состоянии проявляет себя сильнее, чем в гомозиготном.

Взаимодействие неаллельных генов. Различают:

• Комплементарность- появление нового варианта признака в генотипе в присутствии одновременно двух неаллельных доминантных генов.

• Эпистаз – явление при котором происходит подавление действия доминантного гена в присутствии гена – ингибитора или супрессора.

• Полимерия – явление при котором доминантные гены из разных аллельных пар влияют на степень проявления одного и того же признака. Степень проявления этих признаков зависит от количества доминантных генов в генотипе (чем их больше, тем сильнее выражен признак).