Фогель, Мотульски - Генетика человека - 2 (947312), страница 113
Текст из файла (страница 113)
Значения частоты гена с вычислялись путем решения уравнения ,г лля о и затем о' =. (Ое —,чоеа)!'(1 — аде'), гле ч =он ир. лом. Исходя из этого, можно определить число таких рецессивных генов у каждого индивида в популяции. Например, пусть вероятность того, что ген, случайно выбранный у индивида, идентичен по происхождению одному из двух аллелей того же покуса его брата (сестры), равна 1,12. Воли один из сибсов в браке брат †сест несет ген, который в гомозиготном состоянии вызывает рецессивное заболевание, то другой сибс имеет этот ген с вероятностью 1/2, а риск заболевания для каждого ребенка этой пары равен 1/4. Следовательно, вероятность того, что хотя бы один ребенок от этого брака окажется больным, равна 1 †(3/4Т', где з †чис детей в браке.
Таким образом, путем анализа частоты рецессивных болезней в потомстве некоторого числа браков между братьями и сестрами (при условии, что отбор по каким-либо другим признакам отсутствует) можно определить среднее число особей в популяции, имеющих этот рецессивный ген. Те же самые рассуждения справедливы для браков отец — дочь. Однако браки между столь близкими родственниками встречаются крайне редко и запрещены законом. Кроме того, индивидов, вступающих в по- 360 6. Попупяционная генетика добные браки, никак нельзя считать репре- зентативной выборкой из популядии (см. раздел 6.3.2.4). Интуитивине предпосылки: паш груз мутаиий.
Известного генетика Г. Меллера с юных лет занимала мысль о том„что для человека как вида существует опасность биологического вырождения. Он считал, «то рано или поздно человечество погрузится в пучину страданий от болезней и умственных расстройств. В начале века эти опасения разделяли многие ученые; именно они явились причиной появления работ Ф. Гальтона и евгенического движения.
Аргументы Меллера были подробно изложены в его статье «Наш груз мутаций» (1950) 118353. Наиболее важные положения этой статьи можно сформулировать следующим образом. а) большинство зигот человека в результате мутаций погибает или утрачивает способность к делению; б) общая скорость мутирования на индивид, т.е, общее число новых мутаций, содержщцихся в тех двух зародышевых клетках, от которых он происходит, составляет одну мутацию на 2 †зародышевых клеток; в) каждый индивид гетерозиготен по нескольким генам, летальным в гомоэиготном состоянии; эти гены обычно даже в гетероэиготном состоянии оказывают вредное действие; г) из-за ослабления интенсивности естественного отбора число вредных генов в популяциях человека угрожающе растет; их частота может превысить критический уровень, после чего генетическая система человека разрушится и человек как вид исчезнет; д) эта опасность обостряется в связи с увеличением воздействия иониэирующей радиации; е) необходимо противостоять опасным тенденциям путем искусственной регуляции размножения человека.
С тех пор как Меллер сформулировал эти положения, наши знания о генетике человека пополнились и на некоторые нз поставленных им вопросов мы получили довольно точный ответ Г18863. Выделим один из них, а именно утверждение, что каждый человек гетерозиготен по нескольким генам, летальным в гомозиготном и неблагоприятным даже в гетерозиготном состоянии. Влияние изменчивости на приспособленность. Более формализованная и рациональная концепция была разработана Холдейиом в нескольких статьях, особенно в одной, названной «Влияние изменчивости на приспособленность» 11775; 1780]. Холдейн определил приспособленность генотипа как среднее число потомков, оставляемое особью этого генотипа, и отметил, что средняя приспособленность вида почти всегда близки к единице, так как в противном случае размер популяции будет очень быстро увеличиваться.
Однако у любого вида ~рнсоособленность некоторых генотипов ниже 1 н падает до нуля в случае летальных генов н генов, вызывающих полную стерильность. Следовательно, нрн. снособленность «стандартного» генотипа, не содержащего неблагоприятных генов, должна црсвыщать единицу. Совс13щснно яснО, что В состоянии равнО весня гены с вредным эффектом отметаются естественным отбором точно с такой же скоростью, с какой онн возникают в результате мутировании. Летален ли ген илн почти безвреден, значения не имеет.
В первом случае отбором отметается каждая особь, имеющая такой ген, нпн, если этот ген рецесснвный, каждая особь, гомознготная по этому гену. Во втором случае жизнеспособность нлн плода. внтость несущих данный ген особей может уменыцнться только на одну тысячную. Однако в обоих случаях падение ~рнснособпенносп1 вида зависит только от схоростн мутирования, а не от влияния гена на приспособленность несущей его особи. Внимательный читатель, возможно, уже понял, что это утверждение является обобщением аргументов Холдейна, обосновывающих косвенный метод оценки частоты мутирования у человека (разд.
5.1,3.1). Проведя предварительный анализ общей скорости мутирования у дрозофилы, Холдейн продолжает; «Это та цена, которую вид платит за изменчивость, являюшункя, вероятно, необходимым условием эволюции». б. Попупяционнвя генетика Зб! В более поздней работе [17801 Холдейн оценил, насколько должна уменьшиться приспособленность, чтобы в ходе эволюции в результате действия естественного отбора произошло замещение адаптивного гена. Концепция генетического груза была использована для оценки мутирования в популяциях человека Мортоном в его работе: «Определение мутационного груза у человека на основе данных по кровнородственным бракам» [18271.
Определение генетического груза [18271. Мортон, Кроу и Меллер [!8271 различают общий генетический груз, обусловленный вредными мутациями, присутствующими в геноме человека, и выявляемый (ехргевве!() генетический груз; и тот и другой выражаются в летальных эквивалентах. Летальный эквивалент — это такое число мутаций, которое, будучи распределено среди нескольких особей, в среднем приводит к одному летальному исходу по генетическим причинам. Например, летальному эквиваленту соответствует одна летальная мутация, которая обусловливает гибель особи во всех случаях, или две мутации, каждая из которых приводит к гибели в 50'/в случаев.
Общий груз на гамету определяется как среднее число летальных эквивалентов на такую зиготу, которая образуется путем удвоения всех хромосом гаметы. Выявляемый груз на гамету — это среднее число летальных эквивалентов, которое проявилось бы в том случае, если бы эта гамета образовала зитоту при соединении с другой гаметой в соответствии с системой скрещивания, преобладающей в данной популяции. Общий генетический груз можно оценить следующим образом. Рассмотрим один генный покус.
Вероятность выживания данной знготы, несмотря на вредный эффект мутаций по этому покусу, равна аз(1 Р)г 2а(! а)(1 Р)гь Вероятность Вероятность Вероятность гибегибели, обу- гибели, обу- ли гетерозиготы словленная словленная гомозигот- гомозиготностью из-за пастью, возкровного пикшей не родства из-за кровно родства (6.14) Здесь з — вероятность гибели зиготы, гомозиготной по данной мутации; Ь вЂ” степень доминантности этой мутации (й = О, если ген полностью рецессивен, Ь = 1, если ген приводит к гибели в гомозиготном и гетерознготном состоянии с одинаковой частотой); Р— коэффициент инбридинга.
Второе допущение предполагает независимое действие генетических и средовых причин, приводящих к гибели. При этом условии доля выживших зигот оценивается следующим образом: В = П (1 — х,) [1 — а!уз/ — Ч1(1 — Р)зэ— сэ '- 2Ч,(! — Ч,)(1 — Р)з,6,1 (6.15) Здесь хэ-вероятность гибели в результате влияния какого-либо фактора среды. Произведение включает все х, и аз (частоты вредных мутаций).
Предполагается, что число этих мутаций и число факторов среды х, велико, а отдельные значения верояжюстей малы. Поэтому зто выражение можно аппроксимировать следующим образом: я =! — Ех — ляг — (1 — р)ЕЧзз— — 2(! — Г ) ~я(1 — д)зж Это в свою очередь аппроксимируется как 8 = е ""вг' или — 1пб = А ь ВЕ, (6.16) где А = Х х+ Уггзл+ 2Уа(1 — а)га В ='2 г(з — ~д'з — 2~4(1 — д)гь. Суммирование производится по всем факторам среды и соответственно по всем покусам с мутантными аллелями, В случайно скрещивающейся популации (Г =- О) выявляемый генетический груз вместе со средовым грузом равен А. Величина В, с другой стороны, измеряет скрытый генетический груз, который проявляется только в случае полной гомозиготности (Г = 1).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
