Фогель, Мотульски - Генетика человека - 2 (947312), страница 105
Текст из файла (страница 105)
НЬЕ встречается также в Китае, Ассаме и Бенгалии (рис. 6.19). Общее число носителей данного гена, возможно, составляет около 20 млн. Аллели В-талассемии встречаются в этих же областях, однако они распространены гораздо шире. НВТь и малярил. После выявления ассоциации между НЬ8 и тропической малярией поддержание полиморфизма по другим формам гемоглобина было логично объяснить сходным образом. Попытка проверить эту гипотезу прямо не увенчалась успехом.
В популяциях„которые необходимо было для этого изучить, отсутствовало медицинское наблюдение. Пробдема осложнялась н зем, что в этих популяциях отсутствовали другие защитные генетические механизмы, например твлассемия и дефицит ОВРО. Тем не менее было высказано предположение о защитном действии аллеля НЬЕ у гетерозигот и гомозигот. При сравнении географического распространения НЬЕ и малярии надо иметь в виду, что на территории материковой Юго-Восточной Азии основным переносчиком этой болезни является лесной комар Апорбе1ев т(п(тш, обита- Приспособленность генотипов ТТВЕи талассемии: проблема генетического равновесия. Каковы условия изменения генных частот в такой системе из трех аллелей (НЬ|3А, НЬ|3Е, НЬ|)Т)? Для ответа на этот вопрос необходимо оценить величину приспособленности (т.е.
селективное преимушество или невыгодность) генотипов. Исходя из генных частот в ядерной кхмерской группе и клинических проявлений анемии у гомозигот по НЬЕ, были получены следующие значения приспособленности: 322 6. Популяционная генетика где ж-приспособленность генотипа относительно средней приспособленности популяции, а зкоэффициент отбора (по определению з = 1 — ж). При селективной благоприятности генотипа, как в случае злв, величина з будет отрицательной.
Гены, определяющие НЬ|3 Аэ НЬ)3 Е- и НЬ )3-талассемию, для простоты обозначены буквами А, Е и Т. Возможно ли в таких условиях генетическое равновесие? В отличие от случая двух аллелей, описываемого уравнением (6.6), селективное преимущество гетерозигот в трехаллельной системе не обязательно приводит к возникновению стабильного генетического равновесия. Для поддержания стабильного равновесия необходимо выполнение следующих четырех условий: 1) злл > О, гга > О, гтг > О, 2) з*л гав з ля>0, 3) зллзгг з лт>0 4] гав гтт з вт > О, Вывод этих формул, который мы здесь не приводим, получен Пенроузом (Репгозе ег а! [18483).
На основании данных по приспособленности трех генотипов можно сделать следующие выводы; условие 1, селективная невыгодность гомозигот, в рассматриваемой системе удовлетворяется; условия 2 и 3 могут удовлетворяться при определенном, достаточно вероятном сочетании данных; с другой стороны, условие 4 (т.е. то, что произведение селективных ценностей двух гомозигот должно превышать квадрат селективной ценности двойной гетерозиготы) выполняется только при очень маловероятных сочетаниях коэффициентов отбора.
Интенсивность отбора против двойной гетерозиготы по сравнению с гомозиготой Е/Е, вероятно, слишком высока для того, чтобы установилось равновесие, тем более стабильное. Этот вывод в большой степени не зависит от величины преимушества гетерозигот, значение которого может варьировать в зависимости от уровня контакта с малярией и основан на проявлениях заболевания, связанных с генотипами НЬ(3 Е/Е, НЬ ОЕ/Т, НЬ(3Т?Т. Однако приспособленность этих двух гомозигот и двойной гетерозиготы очень мало зависит от условий среды. Каковы будут распределения частот генов НЬОЕ и НЬ!3Т (де и г?т) в различных группах популяций при стабильном или полустабильном равновесии по сравнению со случаями несгабильного равновесия или отсутствия равновесия? При стабильном равновесии точки распределеииа, соотетствУющие паРе значений яв, дт в двумерной системе координат, группируются во- круг некоторой точки равновесия.
Если равновесие полустабильное, кластеризация точек уменьшается; после нарушения равновесия точки распределения не обязательно возвращаются к той же точке равновесия, что и раньше, а, как показал Пенроуз [18483, могут вернуться к некоторой точке, лежащей на прямой линии, связывающей независимые точки равновесия НЬ (3 Е и НЬ !3 Т (когда присутствует только один вплел ь). Реально полученное распределение [1?603 указывает на отсутствие в системе стабильного или полустабильного равновесия.
Это означает, что при совместном существовании в популяции аллелей НЬ)3 Е и НЬ|3Т их частоты обнаруживают тенденцию к падению ниже точки равновесия. Причиной этого реципрокного эффекта является сильное давление отбора против двойной гетерозиготы. Динолгика НЬ[)Е и НЬ(3 Т в лолуляяиях. Если популяция не находится в состоянии равновесия, с какой скоростью и в каком направлении будут изменяться частоты генов? Или-если взглянуть на этот вопрос с точки зрения истории популяции †как образом было достигнуто наблюдаемое в настоящее время распределение генных частот? В предыдуших разделах для некоторых частных случаев выведены формулы, описывающие изменения генных частот от поколения к поколению (Л д).
Сходным образом можно получить выражения для изменения генных частот в поколениях в трехаллельной системе. Таким образом удается проанализировать скорость изменения генных частот при различных интенсивностях отбора. В прежнее время, когда еще не было вычислительной техники, эту задачу нельзя было решить из-за огромного объема числовых расчетов, теперь она решается легко. Некоторые примеры приведены на рис.
6.20-6.23. На рис. 6.20 показана ситуация, когда аллель Е вводится в популяцию, где с высокой частотой присутствует аллель Т. Обе гетерозиготы А/Е и А?Т обладают высоким сслективным преимуществом: аллель Е вытесняет аллель Т. Если селективное преимушество гетерозигот А/Е ниже,'то существует некоторая его критическая величина, ниже которой аллель Е уже не может вытеснить аллель Т. Даже в том случае, когда это вытеснение происходит, его скорость сильно зависит от начальной частоты аллеля Е.
Если значения приспособленности те же, а начальная частота аллеля Е высока, аллель Т не вытесняет аллель Е (рис. 6.21), Если приспособленность гетерозигот А/Е намного ниже, чем гегерозигот А,'Т, Т может вытеснить Е (рис. 6.22). Если начальные частоты обоих аллелей А и Частота гена О.Э Частота гана 0.2 0.2 0,1 О.! Число поколений Число поколений Частота гана 0.3 О. Частота гана 0.1 0.1 Числа поколений Частота гана 0,2 0.1 Б Число поколений Ряс. 6.20. А. Вытеснение аллеля НЬ))Т аллелем НЬ))Е; высокая приспособленность гетерозвгот НЬ))А/Е и НЬ|)А/Т; моделирование сильиого отбора. Принятые значения приспособленности: А/А 1,0; А/Е 1,225; А/Т 1,2; Е/Е 0,7; Е/Т 0,25; Т/Т О.
Отметим, что НЬЕ вытесняет талассемию. Б. Вытеснение аллеля НЪ|3Т аллелем НЬ|)Е; приспособлеииость НЬОА/Т ниже, чем в случае (А). Зиачеиия приспособленности: А/А 1,0; А/Е 1,15; А/Т 1,125; Е/Е 0,8; Е/Т 0,25; Т/Т 0 [1760). О 60 100 Число поколений Рис. 6,21, Элимииация НЬВТ при значениях приспособлеииости, сходных со случаем, приведеииым иа рис. 6.18, ио при высокой начальиой частоте НЬ|)Е. А/А 1,0; А/Е 1,1; А/Т 1,125; Е/Е 0,7; Е/Т 0.4; Т/Т 0,0 [1760). О. Популяционная генетика 323 Рис. 6.22. Вытеснение аллеля НЬВЕ аллелем НЬРТ; приспособленность НЬ)3/Е/Е высокая, а НЬ|)А/Е низкая. Значения приспособленности: А/А 1,0; А/Е 1,033; А/Т 1,125; Е/Е 0,0; Е/Т 0,25; Т/Т 0 [!7603.
Ряс. 6.23. Начальиме частоты аллелей НЬРЕ и НЬОТ низкие; частота НЬОЕ увеличивается до равновесной; частота НЪРТ вначале возрастает, а затем падает ло О. Значения приспособленности: А/А 1,0; А/Е 1,0; А/Т 1,125; Е/Е 0,75; Е/Т 0,25; Т/Т 0 [1760). Т низки [т.е. оба оии вновь вводятся в популяцию), вполне вероятяо, что Е вытеснит Т, даже если селективиое преимущество по отиошеиию к гомозиготам А/А имеют только гетерозиготы АгТ, а ие гетерозиготы А/Е [рис.
6.23). Ргяакслция отбора. Возможно, что в будущем малярия в Юге-Восточиой Азии будет искореиеиа. Тогда селективиое преимущество гетерозигот А/Т и А/Е исчезнет, ио отбор против гомозигот Е/Е и Т/Т и гетерозигот Е/Т сохраиится. Каковы будут последствия этого для аллелей Е и Т7 Две подобные ситуации показаны на рис. 6.24. В первом случае частота Т очень низка (как 324 б. Популяцнонная генетика Частота гена 0.2 0.1 Чилло поколений Чистоте гена 0.2 О.! Число поколений Рис. 6.24.
А. Моделирование условий Северного Таиланда при предполагаемом ослаблении отбора. А,'А = А/Е = А)Т = 1,0; Е/Е = 0,7; Е)Т = 0,25; Т) Г = О. В. Ослабление отбора в условиях, обнаруженных в областях бассейнов рек. А)А 1,0; А/Е 1,0: АгТ 1,0; Е(Е 0,7; Е)Т 0,25; Т/Т О. в северо-восточном Таиланде), во втором частоты Е н Т более сходны (как в пентральном Таиланде). В обоих случаях наблюдается довольно быстрое — особенно в начале процесса-уменьшение частоты обоих аллелей.
Падение частоты аллеля Е достигает такого порядка величины, что его можно выявить при сравнении выборок достаточного размера из двух разных популяций. Ирилоэкеиие этих резулылатое и истории лолуллций Юго-Восточ!той Азии. Генные частоты, наблюдаемые в популяциях в настоящее время, являютси результатом не только давления отбора, но и демографических процессов в популяциях. Говоря конкретнее, если в двух разных популяциях адаптация к условиям внешней среды произошла различным образом (например, в одной популяции адаптация к малярии была достигнута за счет НЬВ Е, а в другой-за счет талассемии) и если эти механизмы являются в какой-то степени взаимоисключающими, то сравнение генных частот и известных фактов истории этих популяций может пролить свет на их генетические взаимоотношения.
Данных о неолитической культуре Юго-Восточной Азии имеется немного. Можно выделить трн стадии общественного развития. Каждой из них соответствовала определенная экологическая ситуадия. 1. Группы охотников и собирателей. Судя по существующим в настоящее время популяциям, находящимся на приблизительно такой же ступени развития, они обитали в лесах, расположенных на склонах холмов и гор. Если предположить, что распространение малярии в то время было сходно с теперешним, группы охотников и собирателей должны были испытыватьь ее интенсивное воздействие. Несмотря на это, условия распространения для гена, имеющего преимущество в гетерознготном состоянии, были неблагоприятными из-за маленького эффективного репродуктивного размера популядий и низкой вероятности генного обмена между ними; в большинстве случаев даже благоприятные мутации в конечном счете элиминировались из популяции (разд.
6.4). 2. Приблизительно в 1000 г. н.э. с началом культивирования риса на орошаемых землях возникла социальная организация на уровне деревень. Большая часть поселений располагалась по периферии долин. Прн подобной социальной организации условия распространения гена, который поддерживался в популяции благодаря его защитным свойствам против малярии, были очень благоприятными. Период времени продолжительностью 3000 лег(нли !20 поколений, если принять продолжительность поколения за 25 лет) достаточен дпя того, чтобы гены НЬ!)Т и НЬ()Е достигли частот, наблюдаемых в настоящее время (см. рис. 6.24).
3. В настоящее время большая часть населения стран Юго-Восточной Азии обитает в бассейнах н дельтах больших рек, которые в доисторические времена почти не были заселены. Социальные и политические события исторического времени привели к развитию равнинного земледелия. Между тем благодаря экологическим особенностям своего переносчика Апарне(ез тт)тиз малярия в этой области репко встречается в равнинной местности. Следовательно,мн!.рация населении на сравнительно свободные от малярии равнинные территории должна привести к значительному ослаблению отбора против !омозигот НЬВ А и уменьшению селективного преимущества гетерозигот НЬ В Е и НЬ ВТ. Действительно, гены НЬВЕ и НЬВТ реже встре- б.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
