Методы изучения генетики человека

Основными методами антропогенетики являются:

• — генеалогический;
• — близнецовый;
• — цитогенетический;
• — методы молекулярного анализа.

Все эти методы активно используются и в медицинской генетике.

Генеалогический метод

Генеалогия — родословная. Генеалогический метод заключается в анализе закономерностей наследования отдельных признаков в родословной конкретного человека. Разработан Ф. Гальтоном. Метод позволяет выявлять моногенное аутосомно-доминантное, аутосомно- рецессивное, сцепленное с полом и голандрическое наследование. В медицинской генетике родословная, как правило, составляется «снизу вверх»: от человека — обладателя признака — его называют пробан- дом — к его родителям, бабушкам-дедушкам и выше. Для составления родословной необходимо проследить как минимум три поколения. Братьев и сестер, если пол не имеет значения, принято называть сибсами. Символы, которые приняты при составлении родословной, приведены на рис. 44.

При аутосомно-доминантном наследовании признак, как правило, проявляется в каждом поколении (рис. 45), при аутосомно-рецессив- ном — признак проявляется прерывисто, не в каждом поколении или даже через несколько поколений, редкие признаки с большой частотой проявляются в родственных браках (рис. 46), так как родственники, имея общего предка, с большей долей вероятности, чем для популяции, имеют одинаковые рецессивные аллели в гетерозиготном состоянии (рис. 47).

Рис. 44. Символы, принятые при составлении родословных человека (по М. Е. Лобашеву, К. В. Ватти, М. М. Тихомировой, 1979)

Рис. 45. Родословная по полидактилии (доминантное наследование) (по М. Е. Лобашеву, К. В. Ватти, М. М. Тихомировой, 1979)

Рис. 46. Родословная по фенилкетонурии (рецессивное наследование) (по М. Е. Лобашеву, К. В. Ватти, М. М. Тихомировой, 1979)

Рис. 47. Родословная по амавротической идиотии в двух родственных семьях (no М. Е. Лобашеву, К. В. Ватти, М. М. Тихомировой, 1979)

Близнецовый метод

Этот метод разработан также Ф. Гальтоном. Метод дает возможность выявлять роль наследственности и среды в развитии различных признаков у человека. При использовании этого метода проводится сопоставление:

• — монозиготных (однояйцевых) — МБ близнецов между собой;
• — дизиготных (двуяйцевых) — ДБ между собой;
• — МБ и ДБ;
• — МБ с биологическими родителями;
• — МБ с приемными родителями;
• — данных по близнецовой выборке с таковыми по общей популяции.

Монозиготными, или однояйцевыми, называются близнецы, образовавшиеся из одной зиготы, которая у человека до стадии 8 бластомеров не теряет тотипотентности. Нередко МБ оказываются сросшимися или уродами разной степени, но чаще всего это нормальные люди с одинаковым генотипом. Они всегда одного пола, но могут иметь разной степени различия, полученные в результате соматических мутаций или воздействия факторов среды в ходе онтогенеза.

Самым надежным признаком монозиготности является взаимная приживляемость трансплантируемых тканей.

Дизиготные близнецы отличаются от других детей только тем, что рождаются практически одновременно. Развиваются они из разных одновременно созревших яйцеклеток, оплодотворенных разными сперматозоидами. Так что эти близнецы имеют разные генотипы.

Общая частота рождения близнецов составляет 1 %, из них на моно- зиготных приходится примерно 1/3.

При использовании близнецового метода определяется коэффициент парной конкордантности (К), который указывает на долю близнецовых пар, где исследуемый признак проявился у обоих партнеров. Конкордантность — степень сходства; степень несходства (признак проявился только у одного из партнеров) — дискордантность.

К =-, где С — число конкордантных пар; D — число дискордантных

пар.

К выражают в процентах или в долях единицы.

Если у монозиготных близнецов К высок, а у дизиготных низок, — доминирующая роль в определении признака принадлежит генотипу.

Если К у монозиготных и у дизиготных близнецов примерно одинаков — признак развивается в основном под действием внешней среды. Если К у монозиготных близнецов невысок, но существенно выше, чем у дизиготных — к развитию признака имеется наследственная предрасположенность, но значительно влияние и факторов внешней среды (табл. 9).

Таблица 9

Наследуемость некоторых признаков человека, определенная близнецовым методом

(по Айала, Кайгер, 1988)

Для обеспечения объективности определения роли наследственности и роли среды в развитии признака используется критерий Н — наследуемость.

При значениях Н, приближающихся к 0, считается, что признак развивается исключительно под действием факторов внешней среды. Значения 1 > Н > 0,7 — свидетельство того, что признак развивается под действием факторов внешней среды на фоне генетической предрасположенности.

Особый интерес ученых вызывают монозиготные близнецы, разлученные в раннем детстве и воспитывавшиеся в разных условиях. Правда, разные условия создать сложно, так как детей на воспитание комиссии обычно отдают в обеспеченные и благополучные семьи. Тем не менее такие близнецы дают наиболее информативный материал о влиянии факторов внешней среды и генотипа на развитие признаков. Сравнение однояйцевых близнецов, выросших в одинаковых и разных условиях, дает возможность судить о влиянии среды на один и тот же генотип. Сравнение однояйцевых и разнояйцевых близнецов, выросших в одинаковой среде, позволяет выявить роль наследственности в развитии признака. Такие сравнения позволяют сделать вывод в целом о более высокой конкордантности однояйцевых близнецов и более высокой дискордантности разнояйцевых близнецов по значительному числу жизненно важных признаков (табл. 9).

Близнецы являются ценным источником информации о наследовании умственных способностей у человека — интеллекта.

Технически определение интеллекта стало возможным благодаря созданию так называемых тестов интеллекта, или IQ (ай-кью). Впервые тест IQ был разработан во Франции в 1903 г. Альфредом Бине, он измеряется в баллах. Средний балл равен 100, а стандартное отклонение — 15. Нижней границей нормы считается 69 баллов (см. рис. 48).

Рис. 48. Распределение показателей IQ в популяции, для которой был

стандартизирован тест. Процент популяции, попадающий в каждый класс показателей, указан над горизонтальной осью; так, у 17 % людей IQ находится в пределах 80—90 баллов (по Р. Левонти, 1993)

Многие ученые относятся весьма критически к тестам интеллекта. Тем не менее исследования большой группы людей разной степени родства показали, что чем ближе степень родства, тем более сходны показатели IQ, т. е. интеллект в значительной степени определяется генотипом.

Самое высокое сходство по IQ у М3, оно больше, чем у ДЗ, затем идут сибсы, показатели которых равны таковым у родителей и детей, в меньшей степени сходны показатели родителей и приемных детей, и самое малое сходство между людьми, не связанными родством:

МБ > ДБ > сибсы = родители — дети > родители — приемные дети > не связанные родством.

Средняя корреляция М3, выросших вместе, — 0,87; воспитывающихся отдельно — 0,75; ДЗ — 0,53; выросших вместе, но не связанных родством людей, — 0,25 (см. рис. 49).

Общий вывод: на интеллектуальное развитие ребенка влияют генетическая изменчивость, а также факторы окружающей среды. Большинство исследователей сходятся в том, что наследуемость IQ равна 0,80.