Янковский Н.К. Сцепление, рекомбинация - на главную

Сцепление,
рекомбинация,
генетическое
картирование
Томас Гент Морган первым обнаружил сцепленное
наследование признаков и генетическую рекомбинацию
между ними. Это явилось генетической основой хромосомной
теории наследственности, за что ему была присуждена
Нобелевская премия.
Гены, расположенные в одной
паре гомологичных хромосом и
наследующиеся целой группой,
образуют группу сцепления.
Совместное наследование генов,
ограничивающее свободное их
комбинирование, называют
сцеплением генов.
М.Е.Лобашев. Генетика. Л., 1967, стр. 228
Если два разных гена находятся в одной хромосоме рядом,
то определяемые ими признаки наследуются так,
как если бы они определялись одним геном –
новые комбинации признаков в потомстве НЕ появляются.
Например при скрещивании
самок дрозофил, гетерозиготных по обоим локусам w bi/ ++ (хромосома Х)
c рецессивной гомозиготой w bi (белые глаза и вильчатые крылья),
должны наблюдаться два родительских фенотипических класса в соотношении 1:1
Мама Папа
w bi Х w bi
++
у-хромосома
дочки
=> w bi и + +
w bi
w bi
Гаметы
папы
мамы
w bi y-хромосома
w bi
++
дочки сыновья
сыновья
w bi и
у-хром
++
у-хром
Новые классы появлялись но реже
родительских w и bi
3,5%
w
bi
white
bifid
процент перекреста является функцией
расстояния между мутациями.
7.6а. Без перекреста все гаметы родительского типа
7.6б. В результате одиночного перекреста половина гамет
рекомбинантная, половина – нерекомбинантная,
однако рекомбинация происходит лишь в части клеток,
доля которых зависит от расстояния между локусам.
Т.Морган предположил, что частота
кроссинговера показывает относительное
расстояние между генами: чем чаще
осуществляется кроссинговер, тем далее отстоят
гены друг от друга в хромосоме, чем реже
кроссинговер, тем они ближе друг к другу.
Самки, гетерозиготные по трем сцепленным
рецессивным генам, определяющим желтый цвет
тела у (yellow), белый цвет глаз w (white) и
вильчатые крылья bi (bifid), были скрещены с
самцами, гомозиготными по этим трем генам.
М.Е.Лобашев. Генетика. Л., 1967, стр. 237
Расстояние между генами у и bi
4,7%
y
yellow
bi
bifid
процент перекреста является функцией
расстояния между мутациями.
Расстояние между генами у и bi равно сумме
двух одинарных перекрестов между у и w, w и bi
4,7%
3,5%
1,2%
y
yellow
w
bi
white
bifid
процент перекреста является функцией
расстояния между мутациями.
расстояние между крайними мутациями равно
сумме расстояний между двумя ближними,
т.е. мутации и гены расположены в хромосоме
линейно.
Генетическая карта –
это последовательность маркеров в
хромосоме и расстояния между ними,
следующие из частот генетических
рекомбинаций.
Одна единица карты соответствует 1%
рекомбинации или одному
сантиморгану (1 сМ).
Расстояние между отдаленными маркерами недооценивается
из-за двойных (четных) рекомбинаций между ними.
7.11. Потомство от двух перекрестов между парой маркеров
выглядит как НЕ рекомбинантное.
Двойная рекомбинация снижает проявление каждой из одиночных рекомбинаций.
Детектируются только нечетные перекресты между парой маркеров, четные не детектируются.
Наблюдаемая доля рекомбинантов отражает итог совокупности независимых
рекомбинационных событий меду парой маркеров –одиночных, двойных,
тройных и т.д. рекомбинаций.
Расчетное генетическое расстояние между парой маркеров примерно равно
наблюдаемой частоте рекомбинации плюс квадрат этой частоты минус куб и т.д.
Если наблюдаемая доля рекомбинантов (наблюдаемая частота рекомбинации) = 12%, то
Расчетное генетическое расстояние = 0,12 + 0,12х0,12 – 0,12x0,12x0,12+… = 0,134= 13,4%
В мейозе (профаза I) наблюдали, что
пары одинаковых хромосом
объединяются, а затем
образуют крестообразные фигуры
(хиазмы).
Предположили, что наблюдаемый
под микроскопом перекрест
хромосом связан с обменом
сегментами между ними (В 1909 г. Ф.Янсенс)
М.Е.Лобашев. Генетика. Л., 1967, стр. 258
М.Е.Лобашев. Генетика. Л., 1967, стр. 260
Частота видимых под микроскопом
перекрестов в данной хромосоме
в расчете на 1 клетку в фазе мейоза, где перекрест можно наблюдать
стремится к двукратной частоте
генетической рекомбинации между
всеми маркерами этой хромосомы
По мере роста числа маркеров
Причина: в перекресте участвует одна из двух пар
хроматид
М.Е.Лобашев. Генетика. Л., 1967, стр. 264
По Дарлингтон 1934, Родс 1950, кукуруза
Установленная связь между
перекрестами, выявляемыми
цитологически и генетически позволяет
вычислить длину генетической карты
по цитологическим данным,
не прибегая к получению мутантов,
чистых генетических линий и даже
вообще без направленных скрещиваний –
все это невозможно на человеке.
Законы Менделя за 150 лет не изменились, но к традиционно
исследуемым признакам (окраска цветка, болезнь человека),
добавились новые - индивидуальные различия между молекулами ДНК
Чистые линии - особи гомозиготны
1: 2 : 1
Продукт ПЦР представлен одной
полосой . Разные положения полос
соответствуют разным аллелям
Локус : участок генома , выявляемый по
образованию ПЦР продукта (ампликон) от
пары праймеров, уникальных по
последовательности нуклеотидов в данном
геноме и расположенных на расстоянии,
измеряемом с точностью до одной пары
нуклеотидов.
Аллель: один из нескольких возможных
размеров ампликона , образуемого с данной
пары праймеров при ПЦР , в случае если
между праймерами есть тандемный повтор
(STR) с разным числом звеньев в разных
хромосомах. Выявляется на геле по
определенной длине пробега фрагмента ДНК
(положению полосы в дорожке).
Закон единообразия гибридов F1
Все особи одинаковы по виду
электрофореграммы. Две полосы
соответствуют родительским аллелям.
Закон (ко)доминирования: ни одна из
полос не подавляет другую на
электрофореграмме
Для человека:
Длина генетической карты:
около 3000%
В военное время значение синуса может достигать и 4-х! (из баек военной кафедры)
☺
Общая протяженность гаплоидного
набора молекул ДНК:
около 3 миллиардов пар нуклеотидов
1% рекомбинации это около 1 млн нуклеотидов
(для других видов частота рекомбинации на единицу физической
длины ДНК может быть выше в разы и на порядки величин)
К вопросу о длине генетической карты человека, равной 3000%:
Один и тот же термин иногда используется в разных смыслах. :
100 градусов – температура кипения воды.
90 градусов – прямой угол
40 градусов – крепость водки
И обычно эти смыслы никто не путает
То же и с термином процент (pro cent = на сто) который используется в разных
смыслах при описании рекомбинации:
Генетическое расстояние между двумя маркерами (1сантиморган, сМ = 1%).
Например наблюдаемый процент рекомбинации в потомстве (12% рекомбинантов, как
описывалось выше), где общее число потомков равно 100%. Доля рекомбинантов по
одной паре маркеров не может превышать 50% от общего числа потомков
(несцепленное наследование);
Общая длина генетической карты (N cантиморган = N %) м.б. >>50%
Рассчитывается как сумма минимальных экспериментально определенных
генетических расстояний между парами маркеров, и для каждого вида
своя.
Количество последовательно расположенных пар маркеров, каждый из
которых равен, например, 12% может быть и не ограничено. Восемь таких
отрезков составят в сумме 96%, а восемьдесят отрезков – 960%. Хотя доля
рекомбинантов между любыми двумя не соседними из этих 81 маркеров,
конечно, не может превышать 50% от общего числа потомков
Точность поиска или диагностики передачи мутации
в гене менделирующего заболевания по передаче
маркера-свидетеля определяется расстоянием между
ними (утратой связи при рекомбинации).
Сколько генетических маркеров нужно иметь в
геноме человека чтобы обеспечить >95% точность
диагностики для любого гена, если длина генома
человека – 3000%?
>95% точность =>
это <5%рекомбинации между геном и маркером =>
или 5х2=10% рекомбинации между маркерами
=> 3000/10=300 маркеров равноудаленных
Genome-wide Association Studies in populations will be done to find alleles
associated with dementia
If an allele is more often in affected group than in control group
and the more often alleles are linked to each other
then they mark an area with the causative allele for the disorder
Hirschhorn, J.N. & Daly, M.J. (2005) Nature Reviews Genetics 6, 95-108
Resources available (lab and partners):
1. common ethnically homogenous populations;
2. large populations with admixture and founder effects (Volga Ural ethnic groups);
3. isolated populations (Central Asia, Caucasus)
Wide genome analysis will be based on the technique of high density microarrays
(Illumina or Affymetrix).
Follow up Study: identification of gene and biological significance
Мутации:
Геномные
Хромосомные
Генные
Лекция МФТИ 1 курс
Янковский Н.К. 16.03.2009
9.27. Удвоение всего числа хромосом в геноме
(автополиплоидия) может возникать из-за
нерасхождения хромосом в митозе или мейозе.
Виды культурных растений часто являются
полиплоидами
У прямых предков человека как вида полиплоидия случалась
неоднократно, но последний раз – более 100 миллионов лет
назад, когда мы еще не были приматами
Prunus
divaricata
(алыча)
Prunus
spinosa
(терн)
2n = 16
2n =
32
2n =
32
2n = 16
2n =
48
При скрещивании дикорастущих
видов было ресинтезировано
несколько видов культурных
растений, например,
слива (Prunus domestica).
Константная гибридная форма
полностью сходная
с домашней сливой
получена при скрещивании
терна P.spinosa (2n=32)
с алычой P.divaricata (2n = 16).
Это растение имело, как и
P.domestica, 2n=48 хромосом,
поскольку в гаметах родителей
P.domestica
число хромосом не было
(слива)
сокращено (2n =>2n)
М.Е.Лобашев. Генетика. Л., 1967, стр. 515
Триплоидность – возможный путь увеличения урожайности и
получения бессеменных форм (напр., все сорта бананов).
Гаплоидный набор арбуза n = 11 хромосом.
Скрещивание тетраплоидного (4n = 44) и диплоидного (2n = 22) арбуза
дало триплоид (3n = 33) – бессемянный, крупноплодный, устойчивый
к заболеваниям:
Сорт
Син-Ямато
Син-Ямато
Син-Ямато (4n)
х Отоме (2n)
Отоме
Плоидность
Урожай на единицу площади
Плодов, шт.
Вес, кг.
2n
4n
3n
165
115
215
352
155
596
2n
150
253
М.Е.Лобашев. Генетика. Л., 1967, стр. 650
Организм растений может быть жизнеспособен, только если все хромосомы
находятся в одинаковом числе копий (2n, 3n, 4n)…
Если по любой из хромосом есть недостаток или избыток даже в одну штуку то
зигота не разовьется в целый организм,
У триплоида в мейозе конъюгируют (соединяются) три хромосомы (тривалент).
При делении ядра одно из дочерних ядер получит две хромосомы из данного
тривалента, а другое дочернее ядро получит одну хромосому из него.
Поэтому триплоидные организм даст плоды (арбузы, бананы) но зрелые семена
в этих плодах не образуются (плод без семян)
У арбуза и банана гаплоидное число хромосом равно 11.
Какова вероятность образования гамет с одинаковым числом хромосом?
Например всех по одной данного типа или всех по две данного типа
У арбуза и банана гаплоидное число хромосом равно 11.
Какова вероятность образования гамет с одинаковым числом хромосом?
Например всех по одной данного типа? или всех по две данного типа?
Вероятность того, что все гаметы получат по одной хромосоме данного типа
равна 1/211 . То есть зрелое семя после оплодотворения может дать только
ОДНА из 2048 гамет (и еще одна – с двумя такая же доля гамет будет с двумя
хромосомами каждого данного типа). Пожтому триплоиды бессеменные
Скрещивание между кобылой и ослом дает мула,
скрещивание коня с ослицей – лошака.
Такие гибриды более выносливы, чем родители,
но не плодовиты.
Кобыла х Осел
=> Мул
(2n 64) х (2n 62) => 2n 63
Конь (2n=64) х ослица (2n=62)
Мул
2n=63
Лошак
2n=63
Хромосомные мутации: Изменение числа отдельных
хромосом в геноме (анеуплоидия) и их целостности:
одна из причин болезней человека
Каждая из 23 хромосом м.б. покрашена в свой цвет (FISH гибридизация, справа)
Каждая хромосома прокрашивается в штрих код (G-окрашивание, слева, полоса до 0,1%)
Это позволяет увидеть изменение числа и структуры хромосом, в том числе при раке
Хромосомы человека про нумерованы в порядке убывания размера от 1 до 22
Моносомия (1n) или трисомия (3n) хромосомы в зиготе
смертельны для плода (кроме половых и мелких хромосом), а
в соматических клетках часто приводит к раку
Измененное число хромосомы 21 у человека (вместо
двух их три – триплоид) причина болезни Дауна
Подавляющая часть случаев
синдрома Дауна вызвана
нерасхождением пары
хромосом 21
в мейозе у матери
(по анализу микросателлитов)
но есть и семейные случаи –
транслокация гена из хр21 на
другую хромосому
Частота рождения детей с синдромом Дауна
увеличивается с возрастом матери
от 1/2000 в 20 лет до 1/12 в 50 лет.
Синдром Дауна вызван присутствием трех копий
хромосомы 21(трисомия) вместо двух копий
Рис 9.22.
Основные типы хромосомных перестроек:
1. дупликация – удвоение сегмента
2. делеция – утрата сегмента,
3. инверсия – переворот сегмента,
4. транслокация – перенос сегмента на другую
хромосому
Перестройки хромосом в гаметах часто приводят к болезням
человека - нарушениям морфологии, физиологии и поведения
• В эволюции геномные и хромосомные мутации чаще
фиксируются у растений, реже у животных.
• Геномные мутации у животных обычно различают
таксоны более высоких порядков например отряды
(сельдевые и лососевые – сестринские отряды),
а у растений это могут быть и виды
(например разные виды пшениц).
• Измененное число хромосом и их перестройки в
половых клетках обычно приводят к болезням у
животных человека - нарушениям морфологии,
физиологии, поведения, и резко снижают
возможность оставить потомство.
•
Тем не менее сотни тысяч таких случаев
зафиксированы на сегодня эволюцией – это почти
любая пара родственных видов, различающиеся по
структуре кариотипа (набора хромосом).
9.18. Хромосома №2 человека образована при транслокации,
произошедшей у наших предков после ответвления от ствола
всех приматов: у оранга, гориллы и даже шимпанзе (5 млн.лет
расхождения) две РАЗНЫХ хромосомы соответствуют
ОДНОЙ хромосоме №2 человека. ВСЕ люди на Земле
потомки того предка, у которого произошла эта транслокация
(но не только этого предка).
Число хромосом у млекопитающих может
различаться в десятки раз, хотя размер
генома отличается менее чем в два раза
У человека число пар хромосом 23,
у викашевой крысы - 4, а у лошади – 66.
Если от крысы и лошади до общего предка
около 200 миллионов лет и
около 60 транслокаций (разных хромосом) то
1 транслокация выживает за 3 млн лет.
Недетектируемых внутрихромосомных
перестроек больше на 1-2 порядка
Геномные и хромосомные мутации
в соматических клетках человека и животных
часто связаны с развитием рака.
Транслокация (перенос участка)
хромосомы 8 с геном онкогена с-MYC
на хромосому 14 к гену иммуноглобулина
меняет его регуляцию
Такая перестройка в лимфоцитах
человека приводит к лимфоме Бёркита
9.32.
Хотя в клетках зародышевого пути геном остается постоянным
Изменение структуры генов и генома может быть
нормальной частью жизненного цикла
У некоторых эукариот число хромосом в соматических
клетках отличается от числа хромосом в клетках
зародышевого пути
У некоторых простейших зигота представлена
несколькими хромосомами а зрелый организм несколькими тысячами хромосом, каждая из которых
возможно соответствует отдельному гену.
Размер генома вегетативных клеток и клеток
зародышевого пути также может различаться. Например,
у некоторых видов циклопов подавляющая часть генома
в соматических клетках утрачивается.
У человека перестройки генов иммуноглобулинов в
лимфатических клетках это условие образования разных
антител
1. Генные мутации являются скачкообразными
изменениями отдельных локусов хромосом – генов.
2. Мутантные гены сохраняют свойство репродукции при
делении ядра клетки, вследствие чего мутационные
изменения наследуются.
3. Мутации могут быть прямыми и обратными.
4. Частота мутирования в обоих направления характерна
для каждого локуса.
5. Спонтанный мутационный процесс обусловливается
свойством самого гена, системой генотипа,
физиологическим состоянием организма и колебанием
факторов внешней среды.
6. Каждый локус – ген может мутировать в несколько
состояний, образуя серию множественных аллелей.
7. Мутации у различных видов организмов образуют
гомологические ряды наследственных изменений.
М.Е.Лобашев. Генетика. Л., 1967, стр. 315
"горячие пятна" мутаций
(наследуемых изменений последовательности
нуклеотидов молекулы ДНК)
В КАЖДОМ ЛОКУСЕ (УЧАСТКЕ) ГЕНА ИЛИ
ГЕНОМА МУТАЦИИ ВОЗНИКАЮТ
С РАЗНОЙ ЧАСТОТОЙ,
(КОТОРАЯ ОТЛИЧНА ОТ ЧАСТОТЫ В ДРУГОМ УЧАСТКЕ)
Горячие пятна мутаций характерны
и для спонтанного мутирования
и при воздействии химическими агентами
М.Е.Лобашев. Генетика. Л., 1967, стр. 463
В гене CFTR в разных людей обнаружено >1000 разных мутаций
вызывающих муковисцидоз
1) Распределение мутаций вдоль гена неравномерное.
2) Частота встречаемости в популяции для каждой мутации
своя и эти частоты различаются в тысячи раз.
до 80% от всех случаев
Каждая мутация присутствует в популяции
со своей характерной для нее частотой
(вероятностью встретить носителя мутации)
Частота встречаемости мутации может быть не связана
частотой возникновения мутации (вероятностью
возникновения такой мутации в расчете на 1 генерацию).
Частота встречаемости мутации зависит
от ее полезности (адаптивности) и
от эволюционной истории популяции (генетический
дрейф - «бутылочное горлышко» при формировании
популяции)
К вопросу о расчете величины вероятности:
- Какова вероятность того, что Вы встретите динозавра?
- 50%
- !!??
- Либо встречу, либо нет
☺
Примерно 1 из 10 генов человека вовлечен
в развитие заболеваний наследуемых «по Менделю»
(около 2000 из 25 000 всех белок кодирующих генов)
Примерно 1 из 200 мутаций приходится на эти гены
(около 50 000 из 9 миллионов SNP в базах данных)
Более 90% генов и более 99% известных мутаций
не вовлечено в развитие простонаследуемых
заболеваний человека
Цит по Charles Buys, march 2005
med.gen.rug.
Частота мутаций линейно растет
с увеличением дозы радиоактивного облучения
Количество мутаций, %
«Безопасной» дозы облучения нет (нет порога)
20
15
рецессивные
сцепленные с
полом летальные
мутации у
дрозофилы
10
5
1 рад = 100 эрг/г
1000
2000
Доза, рад
3000
4000
5000
6000
М.Е.Лобашев. Генетика. Л., 1967, стр. 395
Хотя частота мутаций растет из-за мутагенного воздействия
(Хиросима, Чернобыль, Бхопал, Орандж эйджент)
ПОСЛЕ СНЯТИЯ МУТАГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ДОЛЯ МУТАНТОВ
НЕ УВЕЛИЧИВАЕТСЯ, А ТОЛЬКО СНИЖАЕТСЯ В ПОКОЛЕНИЯХ
из-за гибели и пониженной жизнеспособности мутантов
Вероятно, основная часть мутаций приводит к дефектам
функционирования и гибели уже на стадии первых делений
оплодотворенной яйцеклетки, реже – к спонтанному аборту, еще реже – к
рождению ребенка с аномалиями
Уже через два поколения (сейчас) у жителей с Хиросимы частота
наследственных аномалий и опухолевых заболеваний такая же, как
в других городах, хотя была повышенной после ядерного взрыва.
В Чернобыле частота аномалий при рождении
снизилась в 8 раз за первые 10 лет после радиоактивного выброса
элиминация рецессивных гомозигот (S =1) в поколениях
Поколения (F)
Частота
рецессивной
аллели
% особей с генотипом
аа
Аа
АА
1
0,5
25,0
50
25
2
0,333
11,11
44,44
44,44
5
0,167
2,78
27,78
69,44
10
0,091
0,83
16,53
82,64
100
0,010
0,01
1,96
98,03
Генетика популяций
Популяция – совокупность скрещивающихся особей
одного вида, обитающих в данное время на данной
территории
Для человека известен доминантный ген Т (Taster – дегустатор).
Носитель его обладает свойством определять на вкус слабый
раствор фенилтиокарбамида как горький. Обладатель рецессивной
аллели этого гена в гомозиготном состоянии (tt) тот же раствор
определяет как безвкусный.
0,2 T
0,8 t
0,2 T
0,04 TT
0,16Tt
0,8 t
0,16Tt
0,64tt
Что можно ожидать в следующем поколении? Гаметы с аллелью T будут
возникать с частотой 0,20 (0,04 от гомозиготных TT + 0,16 от гетерозиготных
T ("дегустаторов"). Гаметы с аллелью t будут возникать с частотой 0,80 (0,64
от tt + 0,16 от Tt).
Отсюда следует, что в указанной популяции при тех же условиях
поддерживается одинаковое соотношение частот генотипов (0,2T:0,8t) и
фенотипов (64% "недегустаторов" и 36% "дегустаторов").
Если соотношение (pT+qt) x (pT+qt) =p2TT + 2pqTt + q2tt cоблюдается, то
популяция находится в равновесии по данному гену (закон ХардиВайнберга). Неравновесие частот аллелей и генотипов считается
проявлением отбора. Степень неравновесия указывает на коэффициент
отбора
М.Е.Лобашев. Генетика. Л., 1967, стр. 612
Генетика популяций
В каждом поколении частота каждого аллеля
данного гена и частота каждого генотипа по
этому гену сохраняется постоянной,
если вноса генов извне нет (нет миграции)
если подбора пар для скрещивания нет,
если выживаемость носителей каждого генотипа одинакова
если отбора нет (условия однородны = территория ограничена)…
Поэтому в каждом поколении частоты сочетаний
аллелей и частоты соответствующих фенотипов
постоянны
Поэтому по характерным частотам фенотипов в популяции и их
сочетанию у данного индивида вы понимаете в какую страну попали
и распознаете людей с данной территории как один народ
(например: глаза голубые 80%, нос курносый 80% = г.г. + н.к 64% ☺ ),
хоть люди и разные. Сцепление генов тут не главное
Разные генотипы могут
давать разную
выживаемость:
доминантная мутация YY
с рецессивным летальным
эффектом у мыши
Для этого гена мыши не будет
соблюдаться равновесие между
частотами аллелей и частотами
генотипов в популяции (закон
Харди-Вайнберга), что и
указывает на отрицательную
селективную ценность (S=1) и
давление отбора против YY
Кстати для генов которые просто
оказались рядом геном Y в
хромосоме тоже будет
неравновесие
Частота встречаемости данного аллеля различна
в разных местах (тысячи км) и в разное время (сотни лет)
Это проявление «генетической неопределенности» причин
частота аллеля и генотипа зависит
и от случая (мутации + миграции)
и от приспособительности генетического признака
В каждом поколении относительная частота
гамет с доминантной и рецессивной аллелями
гена сохраняется на одном уровне
0,5 А
0,5 А
0,5 а
0,5 а
0,25 АА
0,25 Аа
0,25 Аа
0,25 аа
А: 0,25*2 + 0,25 + 0,25 = 1
Путь изучения генетики популяции – исследование
особей, гомозиготных и гетерозиготных по отдельным
генам.
М.Е.Лобашев. Генетика. Л., 1967, стр. 612
Отбор по фенотипу (S=1) для рецессивных аллелей мало эффективен
Евгенические меры по элиминации индивидов с фенотипическими
отклонениями от нормы не только аморальны, но и генетически
бессмысленны. Относительная частота гетерозигот в поколениях сокращается
значительно медленнее в популяции, чем частота рецессивных гомозигот.
Полное устранение из популяции рецессивных гомозигот в каждом поколении не
приводит к окончательному исчезновению их даже в сотом поколении, так как
гетерозиготные особи являются постоянными поставщиками гомозиготных рецессивов.
Поколения (F)
Частота
рецессивной
аллели (1-q)
% особей с генотипом
аа
Аа
АА
1
0,5
25,0
50
25
2
0,333
11,11
44,44
44,44
3
0,250
6,25
37,5
56,25
5
0,167
2,78
27,78
69,44
10
0,091
0,83
16,53
82,64
20
0,048
0,23
9,07
90,7
50
0,020
0,04
3,84
96,12
100
0,010
0,01
1,96
98,03
М.Е.Лобашев. Генетика. Л., 1967, стр. 620
Отбор по генотипу быстро снижает частоту
контролируемых фенотипов в поколениях,
но только для менделирующих черт
В 20 раз за 25 лет сократилась частота
рождения больных бета-талассемией
на Сардинии (пример евгеники)
Оставшиеся 5% больных детей
появляются при информированном
согласии родителей
В мире до 10 миллионов больных Менделирующими («простыми»)
заболеваниями. Все это болезни с детства.
Число болезней которые можно искоренить >1200
N.Novgorod public lecture, 4 Dec 2004
Естественный и искусственный
отбор (селекция)
В совхозе «Пупино» Московской области
выведена новая порода мясо-молочного скота.
Эта скотина жрет мясо и запивает его молоком
Из газет ;-)
В генетически однородной группе индивидов
отбор не эффективен (Иогансен, 1903),
Различия, приобретенные в индивидуальном развитии,
не наследуются
В чистых линиях индивиды
гомозиготны и идентичны.
Различие в величине признака,
(размер бобов) вызвано только
воздействием внешней среды
при индивидуальном развитии.
Потомство от самых мелких
не отличается от потомства
самых крупных ни по средней
величине признака, ни по ее
дисперсии
М.Е.Лобашев. Генетика. Л., 1967, стр. 607
Пример ненаследственной
модификационной изменчивости у
человека, это, например,
акселерация, которая проявилась
после войны в разных странах.
Например, средний рост японцев стал
больше на 20 см, хотя понятно, что
частоты аллелей генов, генотипов в
этой популяции мало изменились за
два поколения, прошедших после
войны.
ЭВОЛЮЦИОННЫЕ И ПОПУЛЯЦИОННОГЕНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПОЛИМОРФИЗМА ГЕНА
АПОЛИПОПРОТЕИНА Е
Светлана Боринская
Институт общей генетики РАН
Адаптивная ценность аллеля е4 может зависеть от возраста:
Аллель e4 может быть адаптивным в ранние периоды жизни,
на что указывает его повышенная частота у живорожденных
детей по сравнению с мертворожденными и спонтанно
абортированными плодами,
и дезадаптивным в преклонном возрасте.
Becher J.C., Keeling J.W., McIntosh N. et al. The distribution of apolipoprotein E alleles in Scottish
perinatal deaths// J. Med. Genet. 2006. 43: 414-418.
Zetterberg H., Palmer M., Ricksten A. et al. Influence of the apolipoprotein E e4 allele on human
embryonic development // Neurosci. Lett. 2002. 324: 189–192.
Gerdes L.U., Jeune B., Ranberg K.A., Nybo H., Vaupel J.W. Estimation of apolipoprotein E genotypespecific relative mortality risks from the distribution of genotypes in centenarians and middle-aged men:
Apolipoprotein E gene is a ‘frailty gene’, not a ‘longevity gene’ // Genet. Epidemiol. 2000.19: 202–210.
Ang LS, Cruz RP, Hendel A, Granville DJ. Apolipoprotein E, an important player in longevity and agerelated diseases. Exp Gerontol. 2008б 43: 615-22.
Если популяция генетически гетерогенна (F2 длина венчика у табака), то
отбор по фенотипу (на длинные и короткие) приводит к неперекрывающимся группам с различающимися генотипами уже за два поколения (F4)
Длины
венчика,мм
Расщепления в
линиях F2
А
В
Отбор в поколениях
F3
А
F4
В
А
F5
В
37
А
В
6
40
2
48
43
6
23
90
46
20
122
14
49
53
41
1
52
2
1
49
55
4
5
15
58
2
16
4
61
24
23
64
37
18
67
31
62
3
70
38
37
5
73
35
25
12
4
2
76
27
16
20
9
3
79
21
4
40
38
8
82
5
2
41
75
14
85
6
2
30
59
20
88
1
9
6
25
2
3
25
1
20
91
94
М.Е.Лобашев. Генетика. Л., 1967, стр. 611
Отбор
естественный и
искусственный
действует
только на
генетически
гетерогенные
группы
индивидов
Эволюция это
отражение
сдвига частот
аллелей в
популяции
Индивид
не
эволюционирует
Селекция (отбор на племя) более эффективна
при оценке величины признака по генотипу
(т.е. по потомству или у братьев-сестер),
чем по оценке признака по фенотипу
(т.е. у самого индивида).
Решение по оценке генотипа оставить на племя курицу 12
как более яйценоскую по потомству (5 из 6 дочерей)
(правильное, хотя сразу неочевидное,
поскольку яиц у нее меньше чем у курицы 46).
Решение по оценке фенотипа - оставить на племя №46
как более яйценоскую в данном поколении
(неправильное, хотя кажется очевидным).
№
курицы
Яйценоскость (количество яиц) дочерей
№1
№2
№3
№4
№5
№6
№7
46 (262)
95
105
157
161
190
196
263
12 (258)
190
210
212
216
234
234
242
М.Е.Лобашев. Генетика. Л., 1967, стр. 674