Фогель, Мотульски - Генетика человека - 2 (947312), страница 101
Текст из файла (страница 101)
Центры возникновения оспы находились в Африке н Азии, особенно в Индии н Китае. В обеих этих странах оспа была нэ- 6. Популяционная генетика 311 вестла в течение тысячелетий; В Индии даже существовала богиня оспы Сигала. 2. Туберкулез был эндемичным заболеванием в значительной части Старого Света и распространялся вместе с белыми поселенцами. В средние века в Европе часто встречалась проказа, однако к ХЧП1 в. она была вытеснена оттуда благодаря улучшению условий жизни. В настоящее время проказа распространена в Индии, Юго-Восточной Азии и Южной Америке. Согласно одной из гипотез, сифилис являлся болезнью Нового Света Щентральной и Южной Америки) и был ввезен в Европу сразу после открытия Америки.
После эпидемий конца ХЧ— начала ХЧ! в. сифилис стал эндемичной болезнью П728). Хотя эта гипотеза достаточно хорошо соответствует многим историческим фактам, ола принята далеко не всеми. Исторические гипотезы такого рода трудно опровергнуть, но еще труднее подтвердить. 3. Известно, что детская смертность от кнщечнгвх инфекций была очень высока в Европе вплоть до 1900 г., а в некоторых обширных областях Азии, Африки и Латинской Америки -до гораздо более недавнего времени.
Предсгавлкется вероятным предположение о том, что высокая детская смертность от этих заболеваний наблюдалась в течение всей истории человечества. Гипотезы, более конкрщно трактующие эти заболевания, сформулировать невозможно. 4. Хотя статистические данные по смертности, подобные упомянутым выше длк Пруссии (рис. 6.17), длк тропических стран появились только в последнее время, многие сведения указывают на то, что даже после второй мировой войны во многих нз этих стран детская смертность была еще очень высока.
Ее нричина-различные заболеваник, главные из которых- тропическак малярия и кишечные инфекции. Если предрасположенность к этим болезням обусловлена генетически, чувствительные ннливиды должны умирать чаще, тогда как индивиды, обладающие большей генетической устойчивостью, имеют большую вероятность выжить и передать свои гены потомству. На генетический состав современных популяций человека полобные различия в устойчивости к инфекционным заболеваниям тоже оказывают сильное вликние. Последние десятилетия ознаменовались значительными успехами в изучении механизмов такой устойчивости и исследовании генетического состава популяций человека. Остановимся на двух примерах. 1. Отбор, обусловленный заболеваемостью малярией в связи с частотой генов гемоглобина в населении тропических стран. 2. Отбор в связи с группами крови системы АВО.
Благодаря успехам, достигнутым за послед- ние годы нммуногенетнкой, в недалеком буду- щем в популкционный анализ, вероятно, будуэ включены и другие гене~ические системы. Распределение гена серповидпоклеточпоети и других генов, кодирующах аномальные формы гемоглобина. Наиболее известный пример гетсрознса у человека — селективный механизм, обусловливающий высокую частоту гена ссрповндноклсточностн в некоторых популяциях. Молекулярные основы, генетическое определение н взаимосвязь генотипа н фснотипа в случае ссрповндноклеточного гемоглобина рассматриваются в разд.
4.3 н 5.1.4. Серповндноклсточный гемоглобин 1НЬВ) возникает в результате замены одного нуклеотнда н глобнновой ))-цепи. Пораженные гомозиготы страдают тнжелой гсмолнтнческой анемией, тогда как гетерозигогныс индивиды в нормальных условиях клинически здоровы. С точки зрения популяционной генетики, поразительной особенностью гена серпонндноклсточностп является его крайне неравномерное распределение в мировой популяции. Впрочсм, такое распределение обнаруживает нс только этот ген; оно характерно для некоторых других вариантов гемоглобина, например НЬС, Г), Е и талассемии.
Однако ген серповндноклсточностн встречается наиболее часто. В пределах широкого псрнзквагорнального пояса от Камеруна н Конго до Танзании гстсрознготность по НЬЯ варьирует от 25;4 до такого высокого уровня, как 40 . Эта частота слегка понижается в направлении западной части Африки. В северной и южной Африке она гораздо ниже; во многих популяциях этих областей НЬЯ встречается только спорадически. В Средиземноморье НЫ особенно распространен в Сицилии, Калабрии и некоторых районах Грспнн, На полуострове Халкнднкн частота гсгерозигот достигает 30'/. Ген НЬЯ сравнительно часто встречается в популяциях Южной Индии н обнаруживается н арабских странах. Его нет у коренных жителей Америки, практически отсутствует он и во всех популяциях севера н северо-запада Европы.
В принципе сугцсствуют три объяснения такого неравномерного распределения. 312 б. Популяционная генетика 1. Различная частота возникновения мутаций (скорость мутирования), причины которой могут быть либо внешними (например, дифференциальное воздействие мутагенных факторов), либо внутренними (например, неравномерное распределение мутаторных генов). 2. Разное давление отбора в различных условиях среды. 3. Случайные колебания генных частот (генетический дрейф), особенно если эффективная репродуктивная величина популяции мала (разд.
6.4.1). Начнем обсуждение с последней возможности н отметим, чт.о случайное возникновение различий между такими большими группами популяций, как в случае НЫ, крайне маловероятно. Опровергает последнюю гипотезу и тот факт, что все извсстныс полиморфные варианты гемоглобина (НЫ, С, 13, Е и талассемии) встречаются почти исключительно в тропической и субтропической зонах. Вот почему предположение о дрейфе генов никогда всерьез не принималось в расчет при объяснении распределения этих генов.
Различная скорость мутированая. Эта гипотеза рассматривалась серьезно (18361. Для вычисления частоты возникновения мутаций НЫ был нсполъзован косвенный метод Холдейна (разя. 5.1.3). Согласно этому методу, сначала определяется число мутантных генов у пораженных неразмножаюшихся гомозигот, которые в каждом поколении элиминируются из популяции. Если считать, что между мутационным процессом и отбором сушествует 1енстическое равновесие, то частота возникновения мутаций НЫ приблизительно равна частоте элиминацни этих мутаций нз популяции.
Подсчитанная таким образом «скорость мутирования» в некоторых популяциях оказалась равной 1О ' (1:!00). Эта величина настолько высока, что представляется маловероятной. Гипотеза о необыкновенно высокой часготе возникновения мутаций серповидноклеточности действительно вскоре была отвергнута [18053. Иэ 530 матерей, каждая иэ которых имела ло крайней мере одного ребенка, страдающего сер- ловядлоклеточной анемией, 525 обладали признаком серловядноклеточности (т. е, имели серповидные эритроциты), и, следовательно, считались гетерозиготамя. Из 485 отцов этот признак обнаружен у 445. В подобных исслсдовалиях следует рассматривать только данные ло матерям, если путем анализа по многим генетическим маркерам ве было показано, что ях кофицяальные» отцы действительно являются биологическими отцами.
Однако дажс те пять матерей, которые це имели серповидных эритроцитов, все-такя нс были яосите.чями вновь возникшей мутации: вероятно, они были носителями б-талассемии и их дети страдали серповидноклеточлой 1)-талассемией, клинические проявления которой очень сходны с серловидноклеточной анемаей. В любом случае максимальная вероятная скорость мутирования далеко цс так высока, чтобы на ес основе можно было объяснить высокую частоту тена в популяции. Все имеющиеся данные свидетельствуют об очень низкой скорости мутирования, обусловленной одиночными замещениями нуклеотидов ДНК (разд.
5.!.4): возможно, в пределах 10 а — !О '. Отсюда, учитывая малочисленность популяций в прежние века, можно предположить, что в конечном счете все гены серповидноклеточности произошли от. очень небольшого числа мутаций или только от одной мутации. Недавно этот вывод был подтвержден прн исследовании сцепления 11 вариантов полиморфизма ДНК у негров США и Ямайки. Было обнаружено четыре кластера гаплотипов, нн один из которых не мог быть получен из остальных в результате менее чем двух кроссинговеров. Это указывает на наличие 4 или даже менее мутационных событий, если считать, что произошли два кроссннговера или две генные конверсии (разд.
2.3.4). Соответствующие гаплотипы по генам серповидноклеточности были найдены в средиземноморских популяциях, и, стало быть, гены серповидноклеточности в популяциях Средиземноморья возникли не в результате отдельной мутации, а были внесены африканскими неграми (1721 !.
Принимая во внимание очень низкие значения оценок скорости мутирования (разд. 5.1), мы считаем весьма вероятным предположение о том, что все аллели НЫ произошли от одной мутации и что теперешнее 6. Популяционная генетика 313 присутствие этого аллеля в четырех гаплотипах объясняется очень редкими рекомбинационными событиями или генной конверсией (см. разд.
2.3 и 4.3). Такие же рассуждения применимы и в случае НЬЕ. Почему же все-таки столь высока частота этих генов в популяциях? Вероятно, они должны иметь селективное преимущество, Гипотеза о малярии. Исследование географического распространения этих генов и их всесторонний анализ показали следующее. 1. Их селективное преимущество, вероят. но, ограничивается тропическими н субтропическими регионами. 2. Гомозиготные по ним индивиды страдают тяжелой тсмолитической анемией. Репродуктивная способность гомозигот составляет приблизительно 20-25'.га ог нормальной; в примитивных условиях жизни она приближается к нулю. В Пентральной Африке вплоть до последнего двадцатилетия ген серповидноклеточности вообще не встречался, поскольку пораженные анемией дети умирали в раннем возрасте. Высокая частота НЫ может быть достигнута только благодаря селективному преимуществу гетерозигот, которые встречаются гораздо чаше, чем гомознготы.
На основе этих двух фактов была высказана гипотеза о том, что гетерозиготы по НЫ менее подвержены тропической малярии, чем гомознготы по нормальному аллелю. Бит (1724; 1725) показал, что в районе Бейловейла и в других областях Северной Родезии в течение сухого сезона, когда заболеваемость малярией вообпге низка, а мазках крови детей, гетерозиготных по гену серповндноклсточности, малярийные паразиты встречаются реже. чем у нормальных гомозигот. Эта разница была статистически недостоверна, однако спленомегалия у гетерозигот также была менее выраженной Вероятно, Бит первым высказал предположение, что основным селективным фактором в данном случае является малярия. В 1951 г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
