Биология близнецов и её значение для генетики

На «научные рельсы» близнецовый метод поставил неоднократ­но упоминавшийся кузен Ч. Дарвина сэр Фрэнсис Гальтон. В 1876 году он опубликовал статью «История близнецов как критерий воздей­ствия наследственности и окружающей среды». Гальтон разработал так называемый «метод конкордантности», основанный на сопо­ставлении пар монозиготных близнецов с однополыми парами дизиготных близнецов, а также монозиготных близнецов, воспитанных вместе — с монозиготными близнецами, вы­росшими отдельно друг от друга по тем или иным причинам. Конкордантность (от англ. concordance — согласие) в генетике человека подразумевает наличие признака у обоих представителей сиблинговой пары. Для реализации полного близнецового метода необходимо собрать достаточное число монозиготных и дизиготных близнецовых пар. Поскольку доза общих генов у монозиготных и дизиготных близнецов разнится примерно вдвое (у монозиготных близнецов, как известно, 100 % общих генов, а у дизиготных — всего 50 %, как у обычных сиблингов), в данной ситуации различия в конкордантности пар по тому или иному признаку могут быть приписаны исключительно влиянию генов. При этом подразумевается, что влияние среды в каждой из пар (монозиготной и дизиготной) является стандартизированным и существенно не различается (что не всегда справедливо и что нужно учитывать). Такая постановка эксперимента является одним из прямых способов установления влияния генотипа и среды в реализции сложных признаков, например таких, как склонность к тому или иному заболеванию или приверженность той или иной форме поведения.

Так, конкордантность близнецовых пар по заболеваемости сахарным диабетом составляет в случае монозиготных пар 60-65 %, а в случае дизиготных пар — 18-20 %. Для такого заболевания, как бронхиальная астма, эти же показатели составляют, соответственно, 47 и 24 %, для возникновения рака одной и той же локализации — 7 и 3 %, а для формирования маниакально-депрессивного психоза — 67 и 5 %. Таким образом, не всегда конкордантность в близнецовых монозиготных и дизиготных парах, несмотря на двукратные различия в дозе общих генов, различается также двукратно. Это понятно, поскольку влияние среды на развитие разных заболеваний может варьировать в значительных пределах, и в случае психических расстройств оно может быть особенно выраженным.

Необходимо также учитывать, что при очень тонком анализе между монозиготными близнецами выявляются некоторые генетические различия. Они могут ка­саться не самих кодирующих участков ДНК, а числа копий отдельных участ­ков или других структурных особенностей генома, а также (и это особенна важно) — эпигенетических меток в геноме. Некоторые исследователи высказы­вают предположение, что наблюдаемые отличия в конкордантности, кото­рые обычно списываются на дифференцирующее влияние среды, на самом деле могут быть обусловлены упомянутыми генетическими отличиями.

Наличие близнецовых пар позволяет рассчитать коэффициент наследуемости — показатель, демонстрирующий дифференциальный вклад дисперсии, обусловленной наследственностью, и дисперсии, обусловленной средой, в вариабельность фенотипического выраже­ния того или иного признака. Смысл этого показателя заключается в следующем. В популяции всегда наблюдается гетерогенность по тем или иным психологическим или физиологическим признакам в боль­шей или меньшей степени. Эта неоднородность обусловлена, с одной стороны, разнообразием генотипов, а с другой — разнообразием сред, условий, в которых индивидуумы росли, развивались и воспитывались. Дисперсии, вызванные разными причинами, если они не скоррелированы между собой, принято суммировать. Коэффициент наследуемости в самом общем виде может быть представлен следующей формулой:

h2 = VG/VP , 

где h — коэффициент наследуемости, V— генотипическая дисперсия, V— фенотипическая дисперсия.

Если используется близнецовый метод, то коэффициент наследуемости можно рассчитывать по формуле К. Хольцингера:

h = (% сходства МЗ — % сходства ДЗ) / (100 — % сходства ДЗ),

где МЗ — монозиготность, ДЗ — дизиготность.

В качестве примера применения формулы можно привести дан­ные по конкордантности маниакально-депрессивного психоза (бипо­лярной депрессии). По итогам недавних исследований значения конкордантности для монозиготных близнецов по этому заболеванию составляют 62 %, а для дизиготных близнецов — 8 %. Тогда:

h = (62 — 8) / (100 — 8) = 54/72 = 0,75

Соответственно, для данного случая h2 = 0,56. Значит, для мани­акально-депрессивного психоза вклад генотипа в развитие заболева­ния несколько больше 50 %.

Возьмём другой пример. Как известно, группа крови у монозиготных близнецов всегда совпадает, что понятно, учиты­вая абсолютное сходство их генотипов. А вот у дизиготных близнецов группа крови совпадает в 40 % случаев. Тогда:

h = (100 — 40) / (100 — 40) = 60/60 = 1,00

Если коэффициент наследуемости равен единице, то вклад гено­типа в формирование данного признака составляет 100 %.

Данные примеры показывают, какое значение для генетики че­ловека имеют близнецовые исследования. Они позволяют судить о генетической предрасположенности к различным заболеваниям неинфекционной и инфекционной природы, о предрасположенности к психическим расстройствам и о вкладе генетического фактора в формирование тех или иных форм поведения, развитие свойств и характеристик личности, интеллекта и т. д.

Особый интерес представляет метод разлученных монозиготных близнецов. В этом случае, при полном совпадении генетической основы организма, окружающая среда существенно разнится, в силу чего становление личности и формирование характера происходит в разных условиях. В мире проведено несколько исследований, в которых собирали сведения о таких разлученных близнецах. Очень часто авторы выявляли значительное совпадение в заболеваемости, поведении, чертах личности, даже в основных жизненных событиях у разлученных близнецов (женитьба, развод, смена работы или места жительства). Разумеется, если сравнивать между собой антропомет­рические показатели и психологические параметры, то последние ва­рьируют в разлученных близнецовых парах значительно сильнее. В то же время, следует учитывать, что полное разлучение монозиготных близнецов наблюдается довольно редко.

Резюмируя, следует сказать, что в биологии и генетике человека проблема близнецовости является важной в прак­тическом и теоретическом отношении. В последнее время в связи с технологическим совершенствованием молекулярно-генетических подходов и методов клеточной биологии интерес к этой проблеме усилился — появились новые возможности для исследования. Боль­шое значение эта проблема имеет для современной психогенетики, которая соединяет подходы, разработанные ещё Ф. Гальтоном, и сверхтехнологичные приёмы молекулярной генетики.

Источник: Розанов, В. А. Биология человека и основы генетики: Учебное пособие / В. А. Розанов. – Одесса: ВМВ, 2012. – 435 с.

Другие связанные статьи:

Внутриутробное развитие близнецов: особенности и риски

Причины рождения близнецов и двойняшек

Аномалии развития человека — врождённые пороки

Наследственные и врождённые болезни человека

Ответить

Ваш e-mail не будет опубликован.

Вы можете использовать HTML- теги и атрибуты:

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>