Фогель, Мотульски - Генетика человека - 2 (947312), страница 102
Текст из файла (страница 102)
Ламбог-Легран (Заир) предположил, что церебральная малярия реже поражает гетерозигот по серповидноклсточпой анемии. Отмечая сходное географическое распространение талассемии и малярии, Хол- дейи (17781 предположил, что талассемия поддерживается в популяции благодаря селективному презьмуществу гетерознгот в присутствии малярии. Эта гипотеза была проверена для гена серповидноклеточности Аллнсоном, сформулировавшим ее следующим образом: 1. Состояние гомозиготности по гену серповидноклеточной анемии фактически является в Африке летальным... Скорость элнминации этого гена не может компенсироваться вновь возникающими мутациями. 2. Сбалансированный полиморфизм поддерживается в результате преимушества гетерозигот по гену серповидноклеточности возннкающе му в основном благодаря их устойчивости к тропической малярии.
3. Селсктивнос действие малярии осуществляется в основном путем диффсренциальяой аыживаемос1 и лиц. имеющих и не имеющих ген серповидноклеточносги, в промежутке времени между рождением и репродуктивным возрастом и в ~ораздо меныпей степени путем дифференциальной плодовитости. 4. Высокая частота гена серповидноклеточности отмечается только в тех районах, где малярия является (илн была до недавнего времени) эндемичным заболеванием.
5 В большинстве негритянских популяций Нового Света, частота гена серповилноклеточности ниже, чем ожидается на основе яразбавлення» африканского генно|о пула примесью генов белой расы. Возможно. что это результат элиминации гена серповндноклеточности, происходящей при отсутствии уравновешивающего преимушетсва гетерознгот. 6. В районах, где оба гена, кодирующие аномальные формы гемоглобина, присутствуют одновременно и взаимодействуют таким образом, что обладание ими селективно неаьп ~одно для их носителя, эти гены имеют тенденцию к исключению иэ популяции. Перейдем к обсуждению данных, подтверждающих первые четыре пункта игипотезы о малярии».
Пункты 5 и б мы проанализируем в последующих разделах. Аргументы в пользу «гипотезы о маляриив. Этот пример иллюстрирует методологию проверки гипотезы о естественном отборе применительно к человеку. Соответствующие данные можно разделить на две категории: !) результаты проверки предположения относительно селек- 314 б. Попуппционнап генетика тинного преимущества; 2) результаты анализа репродуктивных процессов и частот генов в популяции с точки зрения данной гипотезы. 1. Гипотеза предсказывает, что дети раннего возраста (в течение первых пяти лет жизни), не имеющие признака серповидноклеточности, должны сильнее инфицироваться, тяжелее болеть н чаще умирать от тропической малярии, чем дети, гетерозиготные по серповидноклеточности. Гипотеза не предполагает, что дети школьного возраста и взрослые чаще заражаются малярией нли болеют ею более тяжело.
В гиперзндемичных районах иммунизация вследствие частых заболеваний малярией возникает уже в раннем возрасте, позтому различий в уровне смертности между гетерозитотамн по серповидноклеточности и нормальными г омозиг отамн не наблюдается. В таблице 6.10 приведена частота Т блида 610 Частота сильного заражения Р.)а)с!рахит у африканских детей (1719) Х Сравни- тельная частота" (%00!0 Авторы Тип инфек- ции Серповид- ноклеточносгь Несерповил- ноклеточность Вероятность Сильное Сумма Сильное Сумма зараже- зараже- ние ние 43 70 247 3,86 Группа 2 4 или 3 Тяжелая 21 6,16 0,02 > Р > 0,01 24! 38 241 1,96 5,44 0,02 > Р > 0,01 > 10001мкл 35 > 1000/мкл 3 ! 9! 374 1 009 2,63 23,74 173 57 842 4,11 5,59 Р < 0,001 0,02 > Р > О,О! > 1000(ыкл 5 15 75 177 1,47 0,46 Р > 0,50 > !000/ыкл 25 > !000/мкл 36 91 ! 47 342 1,99 7,06 136 152 407 1,66 5,27 0,01 > Р > 0,001 0,05 > Р > 0,02 123 42 593 3,05 3,38 0,10 > Р > 0,05 > 5630(ыкл 3 " Относительна» частот» сильного з»рвженн» Р.(»Ирагив в выборках лиц без серповидноклеточностн (частота в соответсз вуюшнх выборках лиц с серповилиоклсточностью принята равной единипе).
Вз»ешеннвя срелшш относительна» частота = 2,17. Опшчие от 1т' = 51,379 для ! степени свободы Р < 000!. Межгрупловв» гетерогенность Х' = 5,7!9 лля 7 степеней свободы, Р > 0,5. Айс»ОП (1954а) Еоу е! а!. (1955) Карег (1955) Со(Ьотнпс апс1 Есйпйсоп (1956) Со(Ьопгпе апб Есйп81оп (1956) (заг!к)с (1960) Айноп апб С!ус(е (1961) ТЬотрвоп (1962. 1963) заражения малярийным плазмодием (Р(алтос((итра)с(ракит) для лиц, обладающих и не обладающих признаком серповидноклеточности. Статистическая обработка данных проведена методом Вулфа (равд. 3.7.2); средняя взвешенная относительная частота показывает, что риск тяжело заболеть у детей без серповидноклеточности (нормальных гомознгот) в 2,17 раза выше, чем для гетерозигот.
В таблице представленьг только случаи тяжелой формы заболевания (более 1000 паразитов в 1 мкл крови). Однако различия в приспособленности в результате заболевания малярией возникнут, только если большой процент пораженных нормальных гомозигот погибнет или если болезнь повлияет на их репродуктивную способность. В табл. 6.11 содержатся сведения о количестве фатальных исходов среди нормальных и гетсрозиготных по НЬЗ детей в некоторых районах Африки. За одним исключе- 6. Попупяционнаи генетика 316 Таблица бд1. Смертность от малярии носителей НЬБ(АЯ) [1829) Частота ~егере- Число умерших Наблюдаемое чис- Ожидаемое число зигот в популяции, о1 малярии ло гетерозигот.
гегерозигот, умер- % умерших от малярии ших от малярии Леопольдаиль, Конго 26 (Заир) Лулуабург, Конго (Заир) 29 Ибадан, Нигерия 24 Аккра, Гана 8 Кампала, Уганда 19 21 27 13 16 6,1 6,5 1 3 !о 22,6 Сумма " Х» = 26,67 Р < 0,001. Таблица 6.12. Сравнение астречаемости гетерозигот по серповидноклеточности среди детей и взрослых г!718) Популяция Гетерозиготы по Число обследоваи- Гетерозиготы ио серцовипиоклеточ- иых взрсслых серповидиокчеточности, % ности, % Число обслело- ванных детей Дар-эс-Салам Конго, балуба Кон~ о, пигмеи Дакар Руанда-Урунди Мусома, Танзания Мандинго, Гамбия Йола, Гамбия Фула, Гамбия Йолофф, Гамбия 753 !47 119 1 350 516 287 21! 103 69 48 17,9 !6,3 22.7 6,2 !4,2 31,8 9,0 14,5 17,3 18,8 283 775 327 952 928 654 713 312 127 104 23,3 23„5 28,1 15,5 13,2 38,1 11,5 17,0 18,9 !7,3 нисм, от малярии гибли только нормальные гомозиготы.
Учитывая, что частота серповидноклеточности в этих популяциях составляет 8-29%, эти результаты не могут быть случайными. Таким образом, можно сделать вывод, что нормальные гомозитоты имеют более высокую восприимчивость к малярии в раннем детстве и, следовательно, более высокую смертность по сравнению с гетерозиготами.
Менее убедительны результаты исследований, в ходе которых добровольцев-носителей признака серповидноклеточности-заражали малярийным плазмодием. В одной из работ (17 ! 5) показано, что гетерозиготы по серповидноклеточности после экспериментального заражения малярией имели меньшую частоту носительства паразита по сравнению с контрольными индивидами, однако в другихисследованиях этот резулапат не подтвердился. 2. В другой серии работ был проведен анализ популяциоиных последствий повышенной восприимчивости к малярии: а) высокая смертность среди детей, не имеющих признака серповидноклеточности, должна приводить к повышению частоты серповидноклеточности у взрослых по сравнению с детьми из той же популяции (табл.
б.!2); б) высокая смертность среди лиц с нормальными эритроцитами, кроме того, должна привести к тому, что число выживших детей будет больше в браках, где происходит вышепление гетсрозигот по серповидноклеточности. В табл. 6.!3 приведены результаты подробного исследования по дан- Общее число живых детей Среднее число Число умерших Число браков % умер- Общее Общсс ших де- число число тсй детей детей/ (живых и брак умерших) Тии брака Среднее число детей/ брак выживших дсгси детей/ брак А8 х А8 А8 хАА ААхАА Вес типы 18 44 2,44 84 22! 2,63 74 172 2,32 176 437 2,48 !,о о,в 0,6 ех + ш 0.4 чк Ь 0.2 316 6. Популяциониаи генетика Таблица 6.13.
Плодовитость и смертность детей (Танзания) ному вопросу (1790, 17181. Детская смертность оказалась самой высокой среди потомков двух гетерозигот. Это неудивительно, поскольку в таких браках четверть детей должна быль гомозиготной по гену серповидноклеточности и, следовательно, страдать серповидноклеточной анемией. Однако браки между гетерозиготамн и нормальными гомозитотамн (А8 х АА) были относительно фертильными и в то же время в них было самое низкое число умерших детей. Такие результаты ожидаются в том случае, когда риск смерти в раннем возрасте ниже для гетерозигот. Используя разницу между наблюдаемыми частотами генотипов АА, АЯ и КЯ во взрослом населении района Мусома и соответствующими частотами, ожидаемыми на основании закона Харди †Вайнбер, Аллисон г1718] вычислил относительную приспособленность разных генотипов ш „ = = 0,7961; шх, = 1,000; шк, = 0,1698, что соответствует х! (отбор против АА) = 0,2039; д, (отбор против ЯК) = 0,8302.
Достаточно ли такое соотношение между коэффициентами спбора, чтобы поддерживать генетическое равновесие, соответствующее реально наблюдаемым частотам гена серповидноклеточности? Чтобы проверить это, вернемся к уравнению 6.6, определяющему условия равновесия: лх 0,2039 = 0,1972. х, + х, 0,2039 4- 0,8302 Генная частота такого порядка, соответствующая частоте гетерозигот, равной 31,7%, была действительно продемонстри- у африканцев, живущих в области Мусома 35 1,94 44,3 79 4,39 ! 21 1,44 35,3 342 4,07 ! 15 1,55 40,! 287 3,88 27! 1,54 38,2 708 4,02 рована для некоторых популяций.
Такщм образом, эти данные приблизительно соответствуют предсказаниям гипотезы сбалансированного полиморфнзма. Через сколько поколений установится такое равновесие, если отбор начался заново? На рис. 6.18 представлены результаты, полученные методом математического моделирования 40 поколений. Если предположить, что продолжительность поколения равна 25 годам, то 40 поколений соответствую~ тысяче лет. Поскольку тысячелетие-не такой уж долгий срок, модель является реалистичной н с этой точки зрения. Некоторые данные указывают на 0 1О 20 ЗО 40 — Ф Покохенхя Рис. 6Л8. Моделирование изменения суммарной частоты хомозигот и гстсрозигот ио серпоиидиоклсгочцости при значениях П и х„ указанных в тексте. Здесь предполагается, что приспособленность гстсрозиготы в 1,26 раза выше, чем приспособленность нормальной гомозиготы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
