генетический полиморфизм

Лекция 7 (26).
ПУТИ и СПОСОБЫ ВИДООБРАЗОВАНИЯ.
ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ГЕТЕРОГЕННОСТЬ
(ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ПОЛИМОРФИЗМ),
ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ГРУЗ. ОСОБЕННОСТИ процесса
МИКРОЭВОЛЮЦИИ в ПОПУЛЯЦИЯХ ЛЮДЕЙ.
План лекции:
1. ПУТИ ВИДООБРАЗОВАНИЯ;
2. СПОСОБЫ ВИДООБРАЗОВАНИЯ;
3. ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ГЕТЕРОГЕННОСТЬ и
ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ПОЛИМОРФИЗМ ПРИРОДНЫХ и
ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ПОПУЛЯЦИЙ;
4. ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ГРУЗ;
5. ВОЗВРАТ к ЕВГЕНИКЕ, ЕВФЕНИКЕ или … ?;
ПУТИ ВИДООБРАЗОВАНИЯ 1. Важное место в процессе
ВИДООБРАЗОВАНИЯ (МИКРОЭВОЛЮЦИЯ)
принадлежит моменту, когда НАСТУПАЕТ
РЕПРОДУКТИВНАЯ (БИОЛОГИЧЕСКАЯ) ИЗОЛЯЦИЯ
между ПРЕДКОВОЙ формой и ПОПУЛЯЦИЕЙ
ЭВОЛЮЦИОННЫХ ПОТОМКОВ (новый ВИД); это может
произойти МНГНОВЕННО (ХРОМОСОМНЫЕ и
ГЕНОМНЫЕ, но не ГЕННЫЕ МУТАЦИИ, но см. ГЕННЫЕ
МУТАЦИИ в РЕГУЛЯТОРНЫХ областях ГЕНОМА,
ГОМЕОЗИСНЫХ ГЕНОВ – эволюционно перспективные
ГЕНЕТИЧЕСКИЕ “МОНСТРЫ”);
ПУТИ ВИДООБРАЗОВАНИЯ (ПРОДОЛЖЕНИЕ 1)
-
2. АЛЛОПАТРИЧЕСКОЕ ВИДООБРАЗОВАНИЕ – в
начале ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ (ПРОСТРАНСТВЕННАЯ)
или другая ФОРМА ИЗОЛЯЦИИ, затем
РЕПРОДУКТИВНАЯ (БИОЛОГИЧЕСКАЯ) ИЗОЛЯЦИЯ;
3. СИМПАТИРИЧЕСКОЕ ВИДООБРАЗОВАНИЕ –
сразу же наступает РЕПРОДУКТИВНАЯ
(БИОЛОГИЧЕСКАЯ) ИЗОЛЯЦИЯ: нередко в связи с
ХРОМОСОМНЫМИ и/или ГЕНОМНЫМИ
МУТАЦИЯМИ (см. разделение ЭВОЛЮЦИОННЫХ
ВЕТВЕЙ ГОМИНИД и ПОНГИД);
СПОСОБЫ ВИДООБРАЗОВАНИЯ:
КЛАССИЧЕСКИЙ ДАРВИНИЗМ и НЕОДАРВИНИЗМ -
1. ФИЛЕТИЧЕСКИЙ – постепенно весь ВИД
приобретает новые АДАПТИВНЫЕ изменения:
условия обитания, вызвавшие соответствующие
изменения, ЗАХВАТЫВАЮТ весь АРЕАЛ ВИДА;
2. ДИВЕРГЕНТНЫЙ (ИСТИННЫЙ) – разные
ПОПУЛЯЦИИ ВИДА могут дать разные НОВЫЕ
ВИДЫ в зависимости от особенностей СРЕДЫ
ОБИТАНИЯ (векторов ЕСТЕСТВЕННОГО ОТБОРА);
3. Путем ГИБРИДИЗАЦИИ – (гибрид РЕДЬКИ и
КАПУСТЫ, Г.Д.КАРПЕЧЕНКО);
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ГЕТЕРОГЕНОСТЬ или
ПОЛИМОРФИЗМ в ПРИРОДНЫХ и
ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ПОПУЛЯЦИЯХ 1. Генетически (в соответствии с постулатами
КЛАССИЧЕСКОГО ДАРВИНИЗМА и
НЕОДАРВИНИЗМА) ПРИРОДНЫЕ ПОПУЛЯЦИИ
должны становится (в ряду ПОКОЛЕНИЙ) все более
ГОМОЗИГОТЫМИ (ПРИСПОСОБЛЕННЫМИ), а они
остаются высоко ГЕТЕРОЗИГОТНЫМИ;
2. ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ГЕТЕРОГЕННОСТЬ или
НАСЛЕДСТВЕННОЕ РАЗНООБРАЗИЕ
(ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ПОЛИМОРФИЗМ) как проблема
МЕДИКО-ГЕНЕТИЧЕСКОГО КОНСУЛЬТИРОВАНИЯ
(ГЕНОКОПИИ, см. также СЕТЕВОЙ принцип
ГЕНЕТИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ сложных
признаков) и ТРАНСПЛАНТОЛОГИИ;
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ГЕТЕРОГЕННОСТЬ или
ПОЛИМОРФИЗМ в ПРИРОДНЫХ и
ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ПОПУЛЯЦИЯХ
(ПРОДОЛЖЕНИЕ 1) 3. О внутрипопуляционном ГЕНЕТИЧЕСКОМ
ПОЛИМОРФИЗМЕ говорят тогда, когда в
ГЕНО(АЛЛЕЛО)ФОНДЕ ПОПУЛЯЦИИ достаточно
долго (время – в числе ПОКОЛЕНИЙ) присутствуют
ДВЕ или БОЛЕЕ АЛЛЕЛЬНЫХ форм
конкретного ГЕНА, причем ЧАСТОТА наиболее
РЕДКОЙ из таких форм превышает 1%, то есть не
может быть обусловлена спонтанным
МУТАЦИОННЫМ ПРОЦЕССОМ, а создается и/или
поддерживается ЕСТЕСТВЕННЫМ ОТБОРОМ;
ГЕНЕТИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ или
ПОЛИМОРФИЗМ в ПРИРОДНЫХ и
ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ПОПУЛЯЦИЯХ
(ПРОДОЛЖЕНИЕ 2) 4. В связи с тем, что существует несколько форм
ЕСТЕСТВЕННОГО ОТБОРА (СТАБИЛИЗИРУЮЩАЯ,
ДВИЖУЩАЯ, ДИСРУПТИВНАЯ) он участвует в
создании и сохранении ГЕНЕТИЧЕСКОГО
РАЗНООБРАЗИЯ (ПОЛИМОРФИЗМА) ПОПУЛЯЦИЙ
двояким образом, поддерживая:
4а. АДАПТАЦИОННЫЙ ПОЛИМОРФИЗМ: у
двухточечных БОЖЬИХ КОРОВОК (Adalia
bipunctata) в ОСЕННИХ ПОПУЛЯЦИЯХ преобладает
“ЧЕРНЫЙ ФЕНОТИП” (лучше переносит зимовку), а в
ВЕСЕННИХ/ЛЕТНИХ - “КРАСНЫЙ ФЕНОТИП” (имеет
преимущество в размножении);
ГЕНЕТИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ или
ПОЛИМОРФИЗМ в ПРИРОДНЫХ и
ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ПОПУЛЯЦИЯХ
(ПРОДОЛЖЕНИЕ 3) 4б. БАЛАНСИРОВАННЫЙ (у некоторых биологов СБАЛАНСИРОВАННЫЙ)
ПОЛИМОРФИЗМ является результатом ОТБОРА в пользу ГЕТЕРОЗИГОТ
(СВЕРХДОМИНАТНОСТЬ) – у ПЛОДОВЫХ МУХ есть МУТАЦИЯ EBONY,
которая по своему фенотипическому выражению (ТЕМНОЕ ТЕЛО МУХИ),
сначала преобладает в ПОПУЛЯЦИИ, но затем быстро (в чреде
ПОКОЛЕНИЙ) достигает уровня 10%;
5. Существует несколько механизмов, обеспечивающих в
ПРИРОДНЫХ ПОПУЛЯЦИЯХ отбор в пользу ГЕТЕРОЗИРГОТ
(БАЛАНСИРОВАННЫЙ ПОЛИМОРФИЗМ): а) рыбы, птицы,
млекопитающие обычно предпочитают в качестве добычи
наиболее “ЧАСТЫЕ” фенотипы, игнорируя “РЕДКИЕ”, б) есть примеры,
когда выбор САМОК приходится на САМЦОВ “РЕДКИХ” фенотипов, в)
селективное преимущество ГЕТЕРОЗИГОТ может определяться
явлением ГЕТЕРОЗИСА;
6. В некоторых ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ПОПУЛЯЦИЯХ благодаря ОТБОРУ в
пользу ГЕТЕРОЗИГОТ размножились МУТАЦИИ ГЕМОГЛОБИНОВ S, D, C и
E и многие другие ;
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ГЕТЕРОГЕННОСТЬ или
ПОЛИМОРФИЗМ в ПРИРОДНЫХ и
ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ПОПУЛЯЦЯХ
(ПРОДОЛЖЕНИЕ 4) 7. Биологический смысл ГЕНЕТИЧЕСКОЙ
ГЕТЕРОГЕННОСТИ ГЕНО(АЛЛЕЛО)ФОНДОВ
ПРИРОДНЫХ ПОПУЛЯЦИЙ, снижающий их общую
ПРИСПОСОБЕННОСТЬ в сравнении с максимально
возможной, состоит в том, что это “ПЛАТА” за ЭВОЛЮЦИОННУЮ
ПЕРСПЕКТИВУ (ГЕНОТИПИЧЕСКАЯ ПРЕАДАПТАЦИЯ) и
ЭКОЛОГИЧЕСКУЮ ПЛАСТИЧНОСТЬ;
8. В отношении ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ПОПУЛЯЦИЙ, утративших
способность ЭВОЛЮЦИОНИРОВАТЬ БИОЛОГИЧЕСКИ, и в связи
со ВСЕСВЕТНЫМ РАСПРОСТРАНЕНИЕМ вида H. sapiens,
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ГЕТЕРОГЕННОСТЬ ГЕНО(АЛЛЕЛО)ФОНДОВ
создает ЗДРАВООХРАНЕНЧЕСКУЮ проблему ГЕНЕТИЧЕСКОГО
ГРУЗА;
ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ГРУЗ как
БИОМЕДИЦИНСКАЯ
ЗДРАВООХРАНЕНЧЕСКАЯ и СОЦИАЛЬНАЯ
ПРОБЛЕМА 1. Величина, на которую СРЕДНЯЯ
ПРИСПОСОБЛЕННОСТЬ ПОПУЛЯЦИИ (природной,
человеческой) ниже МАКСИМАЛЬНОЙ, называется
ГЕНЕТИЧЕСКИМ ГРУЗОМ: если среднюю
приспособленность представить как W, то
величина ГЕНЕТИЧЕСКОГО ГРУЗА выражается
уравнением (Wmax – W)·Wmax;
2. Для оценки БРЕМЕНИ ГЕНЕТИЧЕСКОГО ГРУЗА в
популяциях ЛЮДЕЙ используется понятие
ЛЕТАЛЬНОГО ЭКВИВАЛЕНТА;
ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ГРУЗ как
БИОМЕДИЦИНСКАЯ
ЗДРАВООХРАНЕНЧЕСКАЯ и СОЦИАЛЬНАЯ
ПРОБЛЕМА (ПРОДОЛЖЕНИЕ 1) 3. Число ЛЕТАЛЬНЫХ ЭКВИВАЛЕНТОВ рассчитывается на
ГАМЕТУ (ГЕНОМ) или ЗИГОТУ (ГЕНОТИП);
4. ЛЕТАЛЬНЫЙ ЭКВИВАЛЕНТ оценивается по КОЛИЧЕСТВУ
АЛЛЕЛЕЙ в ГЕНОМЕ/ГЕНОТИПЕ, которое по своему
суммарному ВРЕДНОМУ действию на ЖИЗНЕСПОСОБНОСТЬ
особей популяции ЭКВИВАЛЕНТНО действию 3-5
РЕЦЕССИВНЫХ АЛЛЕЛЕЙ, обусловливающих в
гомозиготном состоянии гибель особей популяции до
достижения ими репродуктивной зрелости;
5. Принято считать, что в ГЕНО(АЛЛЕЛО)ФОНДАХ
популяций ЛЮДЕЙ количество ЛЕТАЛЬНЫХ ЭКВИВАЛЕНТОВ
cоставляет: 1,5 – 2,5 (на гамету) или 3,0 – 5,0 (на зиготу);
ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ГРУЗ как
БИОМЕДИЦИНСКАЯ
ЗДРАВООХРАНЕНЧЕСКАЯ и СОЦИАЛЬНАЯ
ПРОБЛЕМА (ПРОДОЛЖЕНИЕ 2) 6. При названных величинах ЛЕТАЛЬНЫХ
ЭКВИВАЛЕНТОВ бремя ГЕНЕТИЧЕСКОГО ГРУЗА на
ГЕНО(АЛЛЕЛО)ФОНДЫ популяций ЛЮДЕЙ
оценивается как ЗНАЧИТЕЛЬНОЕ:
предположительно, порядка 80-85% и даже более
образующихся ЗИГОТ погибает до КОНСТАТАЦИИ
факта БЕРЕМЕННОСТИ, порядка 15% зачатий
прерываются до РОЖДЕНИЯ, 3% гибнет при
РОЖДЕНИИ и еще 2% непосредственно после
РОЖДЕНИЯ, 3% от числа РОДИВШИХСЯ не доживает до
ВОЗРАСТА РЕПРОДУКТИВНОЙ ЗРЕЛОСТИ, в каждом
поколении порядка 20% людей не ВСТУПАЕТ в БРАК и 10%
браков БЕСПЛОДНЫ;
ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ГРУЗ как
БИОМЕДИЦИНСКАЯ
ЗДРАВООХРАНЕНЧЕСКАЯ и СОЦИАЛЬНАЯ
ПРОБЛЕМА (ПРОДОЛЖЕНИЕ 3) 7. Наличие ГЕНЕТИЧЕСКОГО ГРУЗА – закономерного биологического феномена,
обусловленного структурой ЭВОЛЮЦИОННОГО процесса (ГЕНОТИПИЧЕСКАЯ
ПРЕАДАПТАЦИЯ) и ЭКОЛОГИЧЕСКИМИ обстоятельствами (ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ
ПЛАСТИЧНОСТЬ, см. также МОДИФИКАЦИОННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ), и в связи с
БИОЛОГИЗАЦИЕЙ современной МЕДИЦИНЫ и практического ЗДРАВООХРАНЕНИЯ
создает НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЕ БИОМЕДИЦИНСКИЕ проблемы в виде
НАСЛЕДСТВЕННОЙ и МУЛЬТИФАКТОРИАЛЬНОЙ ПАТОЛОГИИ, ГЕНЕТИЧЕСКИХ
МАРКЕРОВ ЗДОРОВЬЯ и НЕЗДОРОВЬЯ и другие;
8. Представления о том, что более высокого уровня ЗДОРОВЬЯ ЛЮДЕЙ в чреде
ПОКОЛЕНИЙ можно достичь путем ИСКЛЮЧЕНИЯ из ГЕНО(АЛЛЕЛО)ФОНДОВ
ВРЕДНЫХ АЛЛЕЛЕЙ и/или путем НАРАЩИВАНИЯ доли ПОЛЕЗНЫХ АЛЛЕЛЕЙ (то
есть целенаправленно вмешиваясь в НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ), например, АКТИВНО
РЕГУЛИРУЯ формирование в каждом ПОКОЛЕНИИ БРАЧНЫХ ПАР, возникли в конце
XIX – начале XX в. и послужили основой НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОГО ДВИЖЕНИЯ,
известного как ЕВГЕНИКА (Ф.ГАЛЬТОН), приобретшего в некоторых СТРАНАХ в
первой половине ХХ в. характер ОБЩЕСТВЕННО-ПОЛИТИЧЕСКОГО ДВИЖЕНИЯ;
ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ГРУЗ как
БИОМЕДИЦИНСКАЯ
ЗДРАВООХРАНЕНЧЕСКАЯ и СОЦИАЛЬНАЯ
ПРОБЛЕМА (ПРОДОЛЖЕНИЕ 4) 9. ПРАКТИКА устранения из
ГЕНО(АЛЛЕЛО)ФОНДОВ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА и/или
отдельных ПОПУЛЯЦИЙ ЛЮДЕЙ фенотипически
ВРЕДНЫХ АЛЛЕЛЕЙ путем ЗАПРЕТА на БРАКИ и
участие в ДЕТОРОЖДЕНИИ лиц по определенным
ХАРАКТЕРИСТИКАМ (НЕГАТИВНАЯ ЕВГЕНИКА)
НЕДОПУСТИМА и технически вряд ли
ОСУЩЕСТВИМА;
10. Необходимо знать условия ГЕНОТИПИЧЕСКОЙ среды,
ВНУТРЕННЕЙ среды организма и факторы ВНЕШНЕЙ
среды, влияющие на реализацию АЛЛЕЛЯ в ПРИЗНАК
(ЕВФЕНИКА);
ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ГРУЗ как
БИОМЕДИЦИНСКАЯ
ЗДРАВООХРАНЕНЧЕСКАЯ и СОЦИАЛЬНАЯ
ПРОБЛЕМА (ПРОДОЛЖЕНИЕ 5) 11. В свете современных ГЕНЕТИЧЕСКИХ ЗНАНИЙ
проблема повышения уровня ЗДОРОВЬЯ
НАСЕЛЕНИЯ решается по нескольким
направлениям: важнейшие из них –
ГЕНОПРОФИЛАКТИКА и ГЕНОТЕРАПИЯ;
12. ГЕНОПРОФИЛАКТИКА: объяснение опасности
для ПОТОМСТВА или запрет
БЛИЗКОРОДСТВЕННЫХ БРАКОВ, борьба с
загрязнением МУТАГЕНАМИ среды жизни ЛЮДЕЙ,
поощрение участия в ДЕТОРОЖДЕНИИ лиц,
наделенных ГЕНЕТИЧЕСКИМИ ПРЕИМУЩЕСТВАМИ
(ПОЗИТИВНАЯ ЕВГЕНИКА): здесь важны УМЕРЕННОСТЬ и
ВЗВЕШЕННОСТЬ общественного мнения и государственных
решений;
ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ГРУЗ как
БИОМЕДИЦИНСКАЯ
ЗДРАВООХРАНЕНЧЕСКАЯ и СОЦИАЛЬНАЯ
ПРОБЛЕМА (ПРОДОЛЖЕНИЕ 6) 13. ГЕНОТЕРАПИЯ: а) многие НАСЛЕДСТВЕННЫЕ
болезни УСПЕШНО ЛЕЧАТСЯ; б) необходим
ИНДИВИДУАЛИЗИРОВАННЫЙ подход к лечению
НАСЛЕДСТВЕННОЙ патологии – лечится БОЛЕЗНЬ
у конкретного ЧЕЛОВЕКА; в) три КЛАССИЧЕСКИХ
подхода в лечении НАСЛЕДСТВЕННОЙ и
МУЛЬТИФАКТОРИАЛЬНОЙ патологии –
СИМПТОМАТИЧЕСКОЕ, ПАТОГЕНЕТИЧЕСКОЕ и
ЭТИОЛОГИЧЕСКОЕ лечение;
ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ГРУЗ как
БИОМЕДИЦИНСКАЯ
ЗДРАВООХРАНЕНЧЕСКАЯ и СОЦИАЛЬНАЯ
ПРОБЛЕМА (ПРОДОЛЖЕНИЕ 7) 14. ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ИНЖЕНЕРИЯ – активное и
целенаправленное вмешательство в ГЕНЕТИКУ
ЭМБРИОГЕНЕЗА или в ГЕНЕТИЧЕСКОЕ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ определенной функции
РОДИВШЕГОСЯ ЧЕЛОВЕКА; продукт развития
БИОЛОГИЧЕСКОЙ НАУКИ второй половины ХХ в.;
15. ЕВГЕНИКА как НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЕ
направление ВОЗВРАЩАЕТСЯ; cовременная
ЕВГЕНИКА рассматривается рядом биологов как
ПРИКЛАДНАЯ ГЕНЕТИКА ЧЕЛОВЕКА и ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ
ПОПУЛЯЦИЙ;