Абсолютная рождаемость – это количество новых особей, появившихся за единицу времени, а удельная – то же самое количество, но отнесенное к определенному числу особей. Например, показателем рождаемости человека служит число детей, родившихся на 1000 человек в течение года. Рождаемость определяется многими факторами: условиями среды, наличием пищи, биологией вида (скорость полового созревания, количество генераций в течение сезона, соотношение самцов и самок в популяции).
Смертность – это понятие, противоположное рождаемости. Различают абсолютную смертность (количество погибших особей за единицу времени) и относительную (удельную) смертность(количество погибших особей за единицу времени в расчете на одну особь или на 1000 особей). Она характеризует скорость снижения численности популяции от гибели из-за болезней, старости, хищников, недостатка корма, и играет главную роль в динамике численности популяции.
Если смертность превышает рождаемость, то такая популяция считается сокращающейся.
Дрейф генов. Под дрейфом генов понимают случайные изменения генных частот, вызванные конечной численностью популяции.
Генетико-автоматические процессы, или дрейф генов, приводят к появлению случайных, не связанных с отбором различий между изолятами.
Генный дрейф имеет два важных последствия. Во-первых, каждая популяция теряет генетическую изменчивость со скоростью, обратно пропорциональной ее численности. Со временем какие-то аллели становятся редкими, а затем и вовсе исчезают. В конце концов, в популяции остается один-единственный аллель из имевшихся, какой именно - это дело случая. Во-вторых, если популяция разделяется на две или большее число новых независимых популяций, то дрейф генов ведет к нарастанию различий между ними: в одних популяциях остаются одни аллели, а в других - другие. Процессы, которые противодействуют потере изменчивости и генетическому расхождению популяций, - это мутации и миграции.
Мутационный процесс - эволюционный фактор, который сохраняет свое значение в человеческом обществе. На начальных этапах эволюции характеристики спонтанного мутагенеза формировались под действием различных видов излучения, температуры, определенной химической среды. В настоящее время давление мутационного процесса на генофонд человечества усиливается в результате действия индуцированных мутаций, которые обусловлены производственной деятельностью человека в условиях научно-технической революции. Мутации возникают как в половых, так и в соматических клетках. Индуцированные мутации, как правило, приводят к наследственной патологии (генеративные мутации) или к увеличению частоты различных заболеваний, прежде всего злокачественных опухолей (соматические мутации).
МУТАЦИИ - внезапные наследуемые изменения генетического материала, вызывающие изменения каких-либо признаков и свойств организма.
Мутации могут быть:
· естественными, спонтанными, т. е. возникающими непроизвольно;
· искусственными, индуцируемыми, возникающими при воздействии на организмы различных факторов – мутагенов.
Организм, изменённый мутацией и отличающийся от исходного родительского, называется мутантом.
20.Социально-демографические факторы динамики генофонда популяций.
С возникновением человека как социального существа биологические факторы эволюции постепенно ослабляют свое действие и ведущее значение в развитии человечества приобретают социальные факторы. Однако, человек как биологическое существо подчиняется законам, действующим в живой природе (развитие человеческого организма, продолжительность жизни и др.).
Изоляция, как эволюционный фактор, в прошлом оказывала существенное значение. Природа изоляционных барьеров между популяциями людей социальная. Специфическими для человеческого общества являются формы изоляции, зависящие от разнообразия культур,
экономических укладов, религиозных и морально-этических установок. Разобщение людей по социальным, религиозным причинам приводит к образованию эндогенных групп в больших городах. Евреи в течение многих веков держались обособленно, по своей генетической структуре они отличаются от своих земляков других национальностей. Рецессивные гены (болезнь Тея-Сакса, Тея-Гоше) встречаются преимущественно у евреев, тогда как ген фенилкетонурии является редким у представителей этой национальности. Высокая степень изоляции малочисленных человеческих популяций на протяжении многих поколений создавала условия для дрейфа генов.
Миграции. Популяции одного вида не изолированы друг от друга: всегда есть обмен особями - миграции. Мигрирующие особи, оставляя потомство, передают следующим поколениям аллели, которых в этой популяции могло вовсе не быть или они были редки; так формируется поток генов из одной популяции в другую. Миграции, как и мутации, ведут к увеличению генетического разнообразия. Кроме того, поток генов, связывающий популяции, приводит к их генетическому сходству.
Депопуляция, то есть сокращение общей численности населения. Высокая смертность и низкая рождаемость детерминируют сокращение населения, которое не покрывается мигрантами. Если в 1950г. Россия (СССР) занимала 3-е место по численности населения после Китая и Индии, то в 2050г. она выйдет на 18 место.
Старение населения. Население стареет из-за низкой рождаемости, увеличивается срок сосуществования поколений. Меняется возрастная структура населения и пропорция иждивенцев (то есть детей и пожилых людей). Эта пропорция имеет прямое отношение к политике государства: если дети – это забота родителей, то пожилые люди – забота государства. Кроме того, изменение пропорции сказывается на трудовых ресурсах страны. Эти трансформации пока не столь ощутимы, но условия для них уже заложены.
21.Генетический груз популяций, определение его величины по уравнению Харди -Вайнберга.
Генетический груз - часть наследственной изменчивости популяции, которая определяет появление менее приспособленных особей, подвергающихся избирательной гибели в процессе естественного отбора.
Существование в популяции неблагоприятных аллелей в составе гетерозиготных генотипов может изменить скорость отбора определенного признака.
Генетический груз может представлять собой генотипический резерв эволюции благодаря поддержанию генетического разнообразия и, следовательно, эволюционной пластичности популяций. Этот резерв может служить для создания генетических систем, которые приведут к появлению новых приспособительных особенностей популяций. Изучение генетического груза в виде вредных мутаций у человека (наследственные заболевания) важно для решения практических вопросов медицинской генетики.
Закон Харди-Вайнберга: в бесконечно большой (идеальной) популяции частоты аллелей из поколения в поколение остаются постоянными.
p- Частота доминантного аллеля
q- Частота рецессивного аллеля
Формула Харди-Вайнберга
(p A + q a)2 = р 2 АА + 2 ∙р∙q Aa + q 2 aa = 1
частота встречаемости индивидуумов с генотипом АА
2pq индивидуумы с генотипом Аа
частота встречаемости индивидуумов с генотипом аа
Для чего используется Харди-Вайнберга?
Он позволяет определить:
1. Генетический груз популяции – долю мутантных генов;
2. Количество фенотипически здоровых гетерозигот (Аа), т.е. индивидуумов- носителей рецессивногоаллеля;
3. Генетическую структуру популяции: частоты доминантных и рецессивных аллелей.
Закон действует в идеальных популяциях, состоящих из бесконечного числа особей, полностью панмиктических и на которых не действуют факторы отбора.
(Панмиксия (от др.-греч. πᾶν — всё и μῖξις — смешение) — свободное скрещивание разнополых особей в популяции.)
22.Клинико-генеалогический метод, его использование при
медико-генетическом анализе.
В основе генеалогического метода, предложенного в конце XIX века Ф.Гальтоном, лежит составление родословных, на основании выявления всех членов анализируемой семьи, установления степени их родства, и прослеживания того или иного признака в ряду поколений.
Применительно к целям медицинской генетики этот метод часто называют клинико-генеалогическим, так как наибольший интерес исследователей в этой области вызывает изучение сегрегации патологического симптома или болезни.
Клинико-генеалогический метод наиболее универсальный и поэтому используется для решения широкого круга задач медицинской генетики. Несмотря на появление новых лабораторных методов, анализ родословных не потерял своей актуальности и успешно применяется для установления наследственного характера признаков и заболеваний. Правильно составленная родословная с выявлением всех членов семьи, установлением между ними родственных связей и оценкой состояния их здоровья позволяет с достаточно высокой вероятностью установить тип наследования и определить пенетрантность и экспрессивность мутантного гена.
Клинико-генеалогический метод демонстрирует генетическую гетерогенность многих заболеваний, например, таких как альбинизм, тугоухость, наследственная моторно-сенсорная нейропатия и др.
Метод включает два этапа: сбор сведений о семье и генеалогический анализ. Составление родословной часто представляется несложным делом, однако при кажущейся доступности и простоте этот метод требует большой тщательности, умения правильно задавать вопросы, высокой квалификации врача.
Сбор сведений начинается от пробанда. Пробандом называется лицо, родословную которого необходимо составить. Им может быть больной или здоровый человек — носитель какого-либо признака или лицо, обратившееся за советом к врачу-генетику. Братья и сестры пробанда называются сибсами. Обычно родословная составляется по одному или нескольким признакам.
Хотя генеалогический метод является одним из самых давних, его возможности далеко не исчерпаны благодаря использованию новых, более совершенных методов анализа фенотипа, выявлению гетерозиготных носителей, учету влияния факторов среды и т. п.
Для составления родословной проводят краткие записи о каждом членеродословной с точным указанием его родства по отношению к пробанду. Затем делают графическое изображение родословной; для составления схемы приняты стандартные символы.
При составлении родословной поколения можно обозначать римскими цифрами сверху вниз (слева от родословной). Потомство одного поколения (сибсы) располагается в одном горизонтальном ряду в порядке рождения (слева направо). В пределах одного поколения каждый член обозначается арабскими цифрами, в том числе мужья и жены сибсов. Каждый член родословной может быть обозначен соответствующим шифром, например II-5. III-7.
Генеалогический метод тем информативнее, чем больше имеется достоверных сведений о здоровье родственников больного. При собирании генетических сведений и их анализе надо иметь в виду, что признак может быть выражен в разной степени, иногда незначительной (так называемые микропризнаки).
После составления родословной начинается второй этап — генеалогический анализ, целью которого является установление генетических закономерностей. Вначале требуется установить, имеет ли признак наследственный характер.В случае обнаружения наследственного характера признака необходимо установить тип наследования: доминантный, рецессивный, сцепленный с полом.
Основные признаки аутосомно-доминантного наследования:
· проявление признака в равной мере у представителей обоих полов;
· наличие больных во всех поколениях (по вертикали) и при относительно большом количестве сибсов и по горизонтали (у сестер и братьев пробанда);
· у гетерозиготного родителя вероятность рождения больного ребенка (если второй родитель здоров) составляет 50 %.
Следует учесть, что и при доминантном типе наследования может быть пропуск в поколениях за счет слабо выраженных, «стертых» форм заболевания (малая экспрессивность мутантного гена) или за счет его низкой пенетрантности (когда у носителя данного гена признак отсутствует).
Основные признаки аутосомно-рецессивного наследования:
· относительно небольшое число больных в родословной;
· наличие больных «по горизонтали» (болеют сибсы — родные, двоюродные);
· родители больного ребенка чаще фенотипически здоровы, но являются гетерозиготными носителями рецессивного гена;
· вероятность рождения больного ребенка составляет 25 %.
При проявлении рецессивных заболеваний нередко встречается кровное родство родителей больных. Следует иметь в виду, что наличие отдаленного родства бывает неизвестно членам семьи. Приходится учитывать косвенные соображения, например, происхождение из одного и того же малонаселенного пункта или принадлежность к какой-либо изолированной этнической или социальной группе.
Существует тип наследования, сцепленного с полом. Заболевания, обусловленные геном» локализованным в Х-хромосоме, могут быть как доминантными, так и рецессивными.
При доминантном Х-сцепленном наследовании заболевание одинаково проявляется как у мужчин, так и у женщин и в дальнейшем может передаваться потомству. В этом случае женщина может передать этот ген половине дочерей и половине сыновей (ее генотип — ХАХа, вероятность передачи Х-хромосомы с доминантным мутантным геном — 50 %). Мужчина же передает этот ген с Х-хромосомой всем дочерям. Понятно, что сыновья, имеющие в генотипе только одну материнскую Х-хромосому, этот ген от отца унаследовать не могут. Примером такого заболевания является особая форма рахита, устойчивого к лечению кальциферолами (вит. D).
При рецессивном наследовании заболеваниями, сцепленными с Х-хромосомой, как правило, страдают мужчины. Гетерозиготная носительница – мать- передает мутантный ген половине сыновей (которые будут больны) и половине дочерей, которые, оставаясь фенотнпически здоровыми, как и мать, тоже являются носительницами и передают рецессивный ген вместе с Х-хромосомой следующему поколению. Примерами такого заболевания являются цветовая слепота (дальтонизм), гемофилия. В редких случаях эти признаки могут проявиться и у женщин, если ее отцом был больной мужчина, а мать была гетерозиготна.
Медико-генетическое консультирование немыслимо без клинико-генеалогического метода, поскольку именно он позволяет выявить в родословной лиц, являющихся гетерозиготными носителями мутантного гена, и определить прогноз потомства в семье, где имеется или предполагается рождение ребенка с наследственной патологией.
23.Биохимический метод, его сущность, возможности применения при медико-генетическом консультировании.
Биохимические методы.
Эти методы используются для диагностики болезней обмена веществ, причиной которых является изменение активности определенных ферментов. С помощью биохимических методов открыто около 500 молекулярных болезней, являющихся следствием проявления мутантных генов. При различных типах заболеваний удается либо определить сам аномальный белок-фермент, либо промежуточные продукты обмена. Эти методы отличаются большой трудоемкостью, требуют специального оборудования и потому не могут быть широко использованы для массовых популяционных исследований с целью раннего выявления больных с наследственной патологией обмена.
В последние два десятилетия в разных странах разрабатываются и применяются для массовых исследований специальные программы.
Первый этап такой программы состоит в том, чтобы среди большого количества обследуемых выделит предположительно больных, имеющих, какое-то наследственное отклонение от нормы. Такая программа называется просеивающей, или скриннинг-программой (англ. screening — просеивание). Для этого этапа обычно используется небольшое количество простых, доступных методик (экспресс-методов). Экспресс-методы основаны на простых качественных реакциях выявления продуктов обмена в моче, крови.
На втором этапе проводится уточнение (подтверждение диагноза или отклонение при ложно-положительной реакции на первом этапе). Для этого используются точные хроматографические методы определения ферментов, аминокислот и т. п.
Применяют также микробиологические тесты, они основаны на том, что некоторые штаммы бактерий могут расти только в средах, содержащих определенные аминокислоты, углеводы. Удалось получить штаммы по веществам, являющимся субстратамиили промежуточными метаболитами у больных при нарушении обмена. Если в крови или моче есть требуемое для роста вещество, то в чашке Петри вокруг фильтровальной бумаги, пропитанной одной из этих жидкостей, наблюдается активное размножение микробов, чего не бывает в случае анализа у здорового человека. Разрабатываются различные варианты микробиологических методов.
Биохимические, иммунологические и другие параклинические методы не являются специфичными для генетической консультации, но применяются так же широко, как и при диагностике ненаследственных болезней. При наследственных болезнях часто возникает необходимость применять те же тесты не только у пациента, но и других членов семьи (составление биохимической или иммунологической "родословной")
24.Близнецовость у человека, критерии определения идентичности близнецов. Близнецовый метод в генетическом анализе.
Близнецы— дети одной матери, резвившиеся в течение одной беременности и появившиеся на свет в результате одних родов практически одновременно. Близнецы могут быть как однополые, так и разнополые.
Выделяют два основных типа близнецов:
· монозиготные (гомозиготные);
· дизиготные (гетерозиготные).
Монозиготные (однояйцовые, гомозиготные или идентичные) близнецы образуются из одной зиготы (одной яйцеклетки, оплодотворенной одним сперматозоидом), разделившейся на стадии дробления на две (или более) части. Они обладают одинаковыми генотипами. Монозиготные идентичные близнецы всегда одного пола и обладают очень большим портретным сходством.
Дизиготные близнецы развиваются в том случае, если две яйцеклетки оплодотворены двумя сперматозоидами. Естественно, дизиготные близнецы имеют различные генотипы. Они сходны между собой не более, чем братья и сестры, так как имеют около 50 % идентичных генов.
Общая частота рождения близнецов составляет примерно 1 %, из них около 1/3 приходится на монозиготных близнецов.
Для подтверждения монозиготности близнецов, используют ряд подходов:
· сравнение по многим, главным образом, морфологическим признакам - пигментация глаз, волос и кожи, особенности волосяного покрова на голове и теле, а также форма волос, форма ушей, носа, губ и ногтей, пальцевые узоры (полисимптомный подход);
· сравнение по эритроцитарным антигенам – группы крови АВО, резус, MN и др., по белкам и сыворотки крови: все перечисленные маркеры относятсяк категории моногенных менделирующих признаков, а контролирующие их гены отличаются узкой нормой реакции (иммунологический подход);
· сравнение данных ЭКГ и ЭГ- электрокардиографии и энцефалограмм - близнецов (клинико-функциональный метод);
· трансплантационный тест, заключающийся в перекрестной пересадке кожи у близнецов (вариант иммунологического подхода, успешная перекрестная пересадка – наиболее достоверный критерий монозиготности).
Близнецовый метод используется для выяснения наследственной обусловленности признаков и хорошо демонстрирует взаимоотношения между генотипом и внешней средой. С помощью этого метода удалось оценить значимость генетической предрасположенности к многим заболеваниям, пенетрантность, экспрессивность и условия проявления тех или иных видов патологии. Близнецовые данные оказываются полезными для количественной оценки степени генетической детерминированности отдельных признаков, в связи с чем, близнецовый метод можно считать одним из важных методов количественной генетики.
