Фогель, Мотульски - Генетика человека - 2 (947312), страница 96
Текст из файла (страница 96)
Иногда в литературе з определяется не относительно оптимальной, а относительно средней приспособленности популяции ». Такое обозначение не очень удачно, так как в этом случае приспособленность генотипа изменяется в зависимости ог распределения генотипов в популяции. Поэтому мы будем определять приспособленность по отношению к «оптимальному» генотипу. Элиминация гетерозиготного «доминантного» цзеноппзпа. Этот случай простой и встречается часто: какая-либо мутация изменяет фенотип ее носителя так сильно, что его размножение полностью прекращается. К таким последствиям у человека приво- 6.
Популнцноннпя генетика 297 дят все нарушения числа хромосом, большинство хромосомных аберраций и многие доминантные генные мутации (разд. 5.1.3), Хромосомные аберрации обнаруживаются прямым методом, однако вновь возникающие доминантные мутации можно выявить тояько в том случае, если они передаются потомству.
Следовательно, доминантные мутации, приводящие к потере репродуктивной способности, невозможно обнаружить. О ее присутствии можно судить только на основании обследования тех немногочисленных индивидов, которые все же дали потомство, или по эффекту отцовского возраста. Возможно, что некоторые болезни и врожденные аномалии вызывакэтся такими до сих пор не выявленными доминантными мутациями. Частичная эдиминаиия аутасамных доминантных мути»)ий. Большинство вызываемых доминантными мутациями заболеваний уменьшает среднюю репродуктивную способность их носителей. В отсутствие противодействующих факторов, таких как мутационный процесс, зта потеря генов приводит в каждом поколении к уменьшению генных частот на некоторую величину, которая зависит от интенсивности отбора против носителей мутации (рис. 6.8).
Пусть р-частота доминантного аллеля А, а с)- частота рецессивного нормального аллеля а. Пусть отбор идет с достаточно высокой интенсивностью, а скорость мутирования !е !.о о.б $ ) о 0 б !О Поколение Рнс. 6.8. Уменыцснне частогы доминантного гене в отсутствие вновь возннкпннцнх мутаций прн » = ! н » = 0,5; » †коэффицие отбора. низка (разд. 5.3.1). Тогда гомозиготами АА можно пренебречь, поскольку их частота рэ очень низка. Частоты генотипов равны: Генотип Приспособлен- Перед отбо- После отбора ность ром де†! — 2р 1 — 2р 1 — 2р» (! - »)2р ! — 2р» ! ( нее) Аа 2ро м 2р 1 — (= нм) Элиминация особей Аа из популяции на поколение равна приблизительно 2р».
Поскольку ~олько половина их генов-А, утрата генов А на поколение составляет 1 — (2р») = р». Генетическое равновесие под- 2 держивается, если зта утрата компенсируется возникновением мутаций: р» = (ь(1 р) - (ь. Отсюда равновесная частота р Ф = н!». (6.1) Интересны два крайних случая: 1) Гстерозиготы не размножаются, т.е. » = 1, н, = О. В соответствии с выводом, сделанным нами в предыдущем разделе, частота доминантного аллеля р буде~ равна скорости мутирования )ь. 2) Ген не является селексивно невыгодным (т.
е, » = О, н„= 1). При таких условиях равновесие не возникает; частота доминантного аллеля монотонно возрастает: п,йе -~ со; 3) наконец, рассмотрим промежуточный случай, когда домииантный ген испытывает некоторое давление направленного против него отбора, например » = 1/3, н „ = 2/3; конечная частота доминантного гена будет равна утроенной скорости мутирования. Против большинства патологий действует отбор определенной интенсивности. Их частота в популяции определяется равновесием между мутационным процессом и отбором.
Конечно, определяющим фактором здесь является скорость мутирования. Частота заболевания растет до тех пор, пока число пораженных индивидов не уве- 298 8. Попупяцнонная генетика личится настолько, что интенсивность направленного против них отбора уравновесит скорость мутирования и будет достигнуто генетическое равновесие. Это равновесие стабильно. Если число пораженных превысит равновесную величину, утрата неблагоприятного аллеля в результате отбора будет происходить быстрее его возникновения путем мутирования, и в следующем поколении его частота уменьшится.
С другой стороны, если число больных станет ниже равновесной величины„мутационный процесс приведет к появлению большего числа неблагоприятных генов, чем то количество, которое отметается естественным отбором, и частота гена будет увеличиваться, пока вновь не установится равновесие. Ослабление отбора. Уравнение 6.1 можно использовать для определения последствий релаксации отбора.
Прелпогюжнм, что в результате медицинского вмешательства некоторыс фенотипичсскне проявления домннанзной мутации были устранены, что привело к снижению селективной невыгодности аллеля с «, =- !/2 ло «« = 1«4. Пусгь р равновесная частота «ыя ««. Тогда из уравнения (6.1) р Р б= — =2рд б,= — =4р; (««=2Р«. 1/2 174 Следовательно, новая частота равна удвоенной старой.
Новое равновесие будет достигнуто через несколько поколений. Ослабление отбора нротно ретиноблагтол«ы. Ретннобластома — это злокачественная опухоль глаза, поражающая детей раннего возраста. Подавляющее большинство случаев возникновения рстннобластомы в популяциях являются спорадическими. Однако заболевание часто встречается в семьях и имеет аутосомное домннантное наследование с 90«Ь-ной пенетрантностью. Все бнлатеральные, но только 10-12',Ь уннлатеральных спорадических случаев обусловлены вновь возникающими мутациями. В прежнее время регннобластома почти всегда приводила к фатальному исходу: больные погибали в детском возрасте. В 1865 г. ван Графе впервые применил энуклеацню пораженного глаза, позднее в пракзику были введены дополнительные терапсв гичсскнс меры — рентгеновское облучение и коагуляция светом; в настоящее время около 90«Д больвых с унилатсральным и 80«А больных с билатеральным поражениями могут вылечиться н иметь детей [18873.
Из всех вновь возникающих мутаций, определяющих наследственную форму рстннобластомы, 68 "А вызывают билатсральный и 32оэ унилатеральный тип поражения. Изменение частоты этого заболевания можно прогнозировать следующим образом. Путь Хо частота больных наслелственной регннобластомой в популяции; поскольку это заболевание очень редкое, частотой гомозигот можно пренебречь, а частоту нормального аллеля принять за 9 1; тогда Хо почти равна частоте гетерозигот (2рс ж 2р). Пусть перед релаксацией отбора «, = 1. После появления эффективных методов лечения лавление отбора в случае уннлатеральной формы стало «н — — О,! (только 10«А больных уннлатсральной формой ретннобластомы умирают в детском возрасте; 90«жо из них выживают н имеют потомство); давление оэбора в случае билатеральной формы ,ла = 0,2 (80«то больных выживают и имеют потомство). Огсюда получаем слелующую суммарную оценку л«(сохранившиися после релаксации отбор против рстинобласгомы): л, = «с х 0,32 ь «„ ь 0,68 = 0,1 х 0,32 + 0,2 х х 0,68 = 0,168 Новый коэффициент отбора после ослабленна его интенсивности равен 16,8«4 от прежнего (до релаксации) коэффициента отбора (« = 1).
Частота гетерозигот в (н + 1)-м поколении, Х„, „ получается из частоты гезерозигот в н-м поколении, Х„, путем применения следующей приближенной формулы: Х„,, = Х„(1 — л«) + 2р = Х„(1 †.г,) + Хо. Из этой рекурренгной формулы можно получить общую формулу для Хн Х„ = Хо [1 + (1 — « ) + (1 — « ) + ... + (1 — ««)").
Таким образом, новая равновесная частота гетерознгот Х представляет собой сумму членов геометрической прогрессии с начальным членом Хо = 2р и знаменателем (1 — з«): Хо Ха Хо Х= — — = — = — = 5,95 х Х . ! — (1 — л«) «, 0,16« Этот результат может быль получен также из уравнения (6.1). Отсюда следует, что через несколько поколений после применения эффскзияного лечения наследственная ретинобластома станет встречаться примерно в 6 раз чаще. Используя реальные оценки, полученные для современных популяций (см.
табл. 5.8)„получаем Хо=2р=12 х 10 1,2 х 1О Х= — =7,14х10 0,16« б. Попупяционная генетика 299 Из этой величины можно вычислить суммарную частоту веет случаев ретннобластомы, включая ненаследственные случаи, если известна доля наследственных случаев среди всех случаев ретинобластомы в популяции перед ослаблением отбора. Общая частота ретинобластомы приблизительно равна 4 х 10 5; следовательно, около 2,8 х 10 ' — частота наследственной формы. Отсюда получаем оценку равновесной частоты после ослабления отбора: 7,14х!О '4-2,8х 10 '=9,94х !О Это значит, что частота ретинобластомы возросла с 55 1: 25 000 до 1: 1 О 000, т. е.
на 1 50% . Кроме того, до ослабления отбора наследственными являлись около 30% случаев, тогда как при новолс состоянии равновесия насэедственнымн окажутся уже 55 72%. Это равновесие устанавливается относительно быстро (рис. 6.9): через 9 поколений частота наследственной ретинобластомы увеличилась более чем в 4 раза по сравнению с соответствующей частотой до ослабления отбора (при равновесии 7» = 5,95 Х,). На рнс.
6.9 приведены также расчеты для лвух альтернативных случаев: 5» = 0,4 и 5» = О, т.е. отбор отсутствует. В последнем случае частота возрастает линейно и равновесие не устанавливается. Можно все же надеяться, что теоретически рассчитанные частоты на станут фактическими, естественный отбор будет частично заменен искусственным, благодаря генетическому консультированию и добровольному контролю над рождаемостью, осуществляемому носителями данной мутации. Отбор путем полной элимииации гаиаэигат. Гомознготы по многим рецесснвным аутосомным заболеваниям обычно не размножаются. Рассмотрим опять два аллеля А н а, имеющие частоты р и Ч. Однако пусть теперь против гомознгот аа действует отбор: 5=1; юээ=О, Частота знгот указана в таблице.
В общем случае частоты генов в двух последователь- ных поколениях и и и + 1 связаны следую- щим образом: Ч» Ч»+1 = + Ч„ (6.2) Эта формула выражает рекуррентное соотношение между последовательными частичными суммами (суммамн первых л 5=0 5 0 5 = 0.100 5=0,100 5 = 0,4 Чо Ч„= 1+ "Чо (6.3) Изменение частоты гена за поколение равно Ч. Ч ЛЧ„= 1+ Ч„" 1+ Ч„ (6.4) Из уравнения (6.3) следует, что Ч„= Ч012, если лЧо — — 1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
