В вашей корзине: 0 тов.
оформить | очистить
Отдел сбыта: +7 (8453) 76-35-48
+7 (8453) 76-35-49
Не определен

Методы генетики человека

Патологические наследственные признаки человека давно находились в поле зрения ученых, и в связи с этим характер наследования некоторых из них был известен задолго до открытия законов Менделя. Так, например, еще в XVIII в. было описано наследование доминантного гена полидактилии и рецессивного — альбинизма у негров. В начале XIX в. несколько авторов одновременно описали наследование гемофилии. Однако основное значение для становления генетики человека имели два крупнейших открытия естествознания XIX в. — клеточная теория и эволюционное учение Ч. Дарвина. Впервые вопрос о наследственности человека как предмете для изучения поставил английский биолог Ф. Гальтон. Им разработан ряд научных методов генетики человека, в том числе близнецовый, и метод вычисления коэффициента корреляции. Ф. Гальтон известен также как родоначальник “евгеники” — учения о совершенствовании природы человека с помощью генетических методов.

В начале ХХ в. генетика человека начала развиваться, как и все другие разделы генетики, на основе менделизма. В 1908 г. при анализе наследования признаков человека был сформулирован один из основных генетических законов — закон Харди-Вайнберга. В I-й половине ХХ в. во всех странах, в том числе и в России, многие известные генетики увлеклись идеями евгеники. Достаточно сказать, что на 7-ом Международном генетическом конгрессе, состоявшемся в Эдинбурге в 1939 г., в качестве одного из главных решений был принят “Манифест генетиков”, в котором содержалась программа улучшения будущих поколений людей. Однако эксплуатация этих идей апологетами фашизма набросила на евгенику негативную социальную тень, и после разгрома фашизма это учение на некоторый период времени исчезло из генетической науки. До середины ХХ в. развитие генетики человека сильно сдерживалось отсутствием правильных сведений о числе и морфологии хромосом человека. Точный подсчет хромосомного набора человека был сделан в 1956 г. шведскими цитологами Дж. Тийо и А. Леваном. Вскоре была разработана методика дифференциального окрашивания хромосом человека, выявляющая их тонкую структуру и позволяющая их идентифицировать. Ее использование положило начало цитологическому и генетическому картированию хромосомного набора человека. Во второй половине ХХ в. на фоне общего подъема генетической науки начал успешно развиваться ряд новых направлений в генетике человека, таких как молекулярная и биохимическая генетика, иммуногенетика, онкогенетика, психогенетика и др.  В начале 90-х гг. был запущен в работу международный научно-исследовательский проект “Геном человека”, завершить который  планируется в 2005 г. полной расшифровкой  генетической программы человека.

Человек — сложный объект для генетических исследований, что объясняется рядом причин. Во-первых, при генетическом анализе человека выпадает его основа — гибридологический метод, построенный на экспериментальном скрещивании. По вполне понятным этическим причинам экспериментальные браки невозможны. Во-вторых, размер семьи в настоящее время настолько мал, что не позволяет проводить анализ расщепления признаков в пределах одного семейства. В-третьих, для смены одного поколения у человека нужно в среднем 20-30 лет, что делает невозможным проведение генетического анализа нескольких поколений одним и тем же исследователем. В-четвертых, набор хромосом человека довольно большой (2n = 46), и хромосомы трудно поддаются идентификации. И, наконец, в-пятых, при изучении наследственности человека не представляется возможным искусственно изменять условия жизни, что затрудняет оценку модифицирующего влияния среды на человека.

К положительным сторонам человека, как генетического объекта, следует отнести хорошую фенотипическую изученность, что позволяет легко распознавать различные формы наследственных отклонений. Кроме того, при изучении наследственности человека возможно использование многих методов, применяемых в медицине.

Специфика человека, как генетического объекта, отражается и на наборе методов, которые используются в генетике человека. На первое место выходит генеалогический метод, или метод родословных, который предусматривает прослеживание болезни или патологического признака в семье или в роду с указанием типа родственных связей между членами родословной. Сбор сведений начинается от пробанда, которым называется лицо, первым попавшее в поле зрения исследователя. Обычно это больной или носитель какой-либо мутации. Дети одной родительской пары называются сибсами. Границы применения генеалогического метода  достаточно широки. Его используют при установлении наследственного характера изучаемого признака, при определении типа наследования, наличия сцепления, при медико-генетическом консультировании и пр. На рисунке представлено наследование по гемофилии в царских домах Европы.

Родословная по гемофилии

Наследование гемофилии

Наследование гемофилии в царских домах Европы:
квадратик — гемофилик; кружок — женщина-носитель.

Одним из основных методов в генетике человека является близнецовый метод. Близнецы могут быть монозиготными (однояйцовыми, идентичными) или дизиготными (двуяйцовыми, неидентичными). Первые развиваются из одной зиготы, которая в самом начале дробления делится на две самостоятельные части, из которых развиваются два зародыша. Они обязательно одного пола и, как правило, имеют общий хорион. С генетической точки зрения монозиготные близнецы являются абсолютно идентичными, т.к. обладают одинаковыми генотипами. Для них характерна высокая степень конкордантности (сходства) по многим признакам. Дизиготные близнецы возникают в результате оплодотворения двух одновременно овулировавших яйцеклеток разными сперматозоидами. Так как разные яйцеклетки и сперматозоиды несут разные комбинации генов, то дизиготные близнецы с генетической точки зрения не являются идентичными. Они сходны как обычные братья и сестры, т.е. имеют в среднем около 50% общих генов; могут быть как одного пола, так и разных полов. Однако от обычных сибсов их отличает большая общность условий среды, как в пренатальный, так и в постнатальный период, что несомненно откладывает отпечаток на формирование их личностей.

Основная сфера приложения близнецового метода — оценка соотносительной роли наследственности и среды в формировании человеческой личности. С этой точки зрения для генетиков бoльший интерес, естественно, представляют монозиготные близнецы, как генетически однородный материал, позволяющий проводить такую оценку.

Широкое применение в генетике человека находит популяционно-статистический метод, который основан на отслеживании (мониторинге) наследственных признаков (в первую очередь наследственных болезней) в больших группах населения в одном или нескольких поколениях. Метод позволяет определять частоту генов, в том числе “вредных”, в различных популяциях; темпы мутационного процесса; величину генетического груза; изучать роль окружающей среды в возникновении наследственных аномалий, выявлять полиморфизм популяций по нормальным признакам и пр.

Цитогенетический метод основан на микроскопическом анализе хромосом человека. Он используется при диагностике хромосомных аномалий; при составлении карт хромосом; при изучении хромосомного полиморфизма человеческих популяций; при решении эволюционно-генетических проблем.

Метод культуры клеток in vitro (т.е. на искусственной питательной среде) позволяет решать важные генетические проблемы, связанные с диагностикой наследственных заболеваний; оценкой мутагенного эффекта различных препаратов, в том числе лекарственных; выяснением причин бесплодия; искусственным осеменением и пр.

И, наконец, в основе методов биологического и математического моделирования лежит закон гомологических рядов в наследственной изменчивости Н.И. Вавилова. У животных встречаются мутации, вызывающие такие же патологические эффекты, как у человека.  В частности, у мышей наблюдаются такие наследственные заболевания, как гемофилия, мышечная дистрофия, сахарный диабет и др. Это позволяет использовать линии мышей и ряда других животных для изучения наследственных болезней человека. Математические модели широко используются в популяционных исследованиях, а также в медико-генетическом консультировании, например, при расчете риска рождения больного ребенка.

Одним из важных разделов генетики человека является генетика групп крови. Среди множества разных групп и подгрупп основными и наиболее изученными в генетическом отношении являются группы крови систем АВ0, MN и системы резус. Каждый человек характеризуется определенным и неповторимым сочетанием групп крови. Они генетически детерминированы и не изменяются под влиянием внешних условий в течение всей жизни человека. Система АВ0 была открыта в 1901 г. К. Ландштейнером. Для этой системы характерно присутствие в эритроцитах людей вместе или по отдельности двух антигенов: А и В, а в сыворотке крови двух антител: α и β. Их сочетание образует четыре разные группы крови: у людей группы крови 00 (I группа) в крови отсутствуют антигены, но присутствуют оба антитела; у людей группы крови А (II группа) в эритроцитах есть антиген А, а в плазме крови антитело β; в группе В (III группа) — эритроциты содержат антиген В, а сыворотка — антитело α; и, наконец, у людей с группой крови АВ (IV группа крови) в эритроцитах присутствуют оба антигена А и В, но антител в сыворотке крови нет. Поскольку антитело α агглютинирует антиген А, а антитело β — антиген В, то в ряде случаев группы крови оказываются несовместимыми, что необходимо учитывать при переливании. Система генетического контроля групп АВ0 включает серию аллелей из трех генов: двух доминантных (JA и JB) и одного рецессивного (i). Людям с разными группами соответствуют следующие генотипы:

Группа AB   JAJB
A   JAJA, JAi
B   JBJB, JBi
0   ii

Гены JA и JB определяют синтез соответствующих антигенов А и В. Для них характерно кодоминирование, в связи с чем у людей группы АВ в крови присутствуют оба антигена.

Группы крови системы MN открыты в 1927 г. M и N являются антигенами, которые присутствуют по отдельности или вместе в крови любого человека. Антитела, соответствующие этим антигенам, у людей не встречаются. Генетический контроль этой системы включает серию множественных аллелей аутосомного гена.

В 1940 г. была открыта система резус. В соответствии с ней все люди разделяются на две группы: резус-положительные и резус-отрицательные. В крови первых присутствует резус-фактор (Rh), в крови вторых его нет. Естественных антител в крови человека нет. Но при попадании в резус-отрицательный организм (при переливании крови или во время беременности) резус-фактор вызывает образование антител и реакцию несовместимости, приводящую к вредным последствиям (например, гомолитической желтухе у новорожденных). В Европе резус-положительные люди составляют 85%. Образование резус-фактора контролируется серией множественных аллелей.

 


Читайте также другие статьи темы 12 "Генетика человека":

 Вопросы и задания по теме "Генетика человека"

Похожий материал из книги "Лекции по общей биологии":

Лекция 22. Методы генетики человека

Перейти к чтению других тем книги "Генетика и селекция. Теория. Задания. Ответы":