Доминантные и рецессивные признаки человека

Рассмотрим ряд конкретных примеров наследования некоторых морфологических и функциональных при­знаков и патологических проявлений у человека. Эти данные, с одной стороны, помогают понять логику генетического мышления при об­суждении наследования признаков и их появления в семьях, с другой — дают множество интересных примеров генетической обусловленно­сти многих свойств и характеристик человеческого организма.

Многолетние исследования и наблюдения показали, что человек как биологический объект подчиняется общим законам наследования, открытым Г. Менделем, Т. Морганом и их последователями. Многие признаки у человека наследуются по закономерностям, открытым Г. Менделем на растениях (в этом случае принято говорить, что данный признак у человека менделирует). Соответственно, у человека можно выделить наследование двух типов — доминантное (в том числе с полной или неполной пенетрантностью) и рецессивное. Как известно, имеются некоторые особенности наследо­вания признаков человека в связи с его генетическим полом (наследование, сцепленное с X- и Y-хромосомой). Однако в данной статье речь пойдёт об аутосомном наследовании, т. е. о генах, локализованных на аутосомах. Для анализа этих признаков обычно используется семейный или генеалогический метод, основанный на составлении родословных.

Классическая генетика и человек

Перед тем, как приступить к обсуждению доминантных и рецессивных признаков, необходимо вспомнить обозначения классической генетики применительно к человеку, поскольку в ходе анализа генетических характеристик большое значение имеет исследование родословных. На фоне исключительно быстрого развития молекулярной генетики исследование родословных нисколько не потеряло своего значения, и к нему приходится прибегать довольно часто. Ниже приведены наиболее важные и часто употребляемые символы, применяемые при построении и анализе родословных (рис. 1.).

Условные обозначения в генетике человека

Рис. 1. Основные условные обозначения в генетике человека

Человек, впервые привлёкший к себе внимание наличием того или иного фенотипического признака, именуется в генетике пробандом. Его братья и сёстры — сиблингами (или сибсами). Для реализации генеалогического метода необходимо иметь точную информацию о наличии признака у предков пробанда, о числе его близких и дальних родственников, о проявлении у них анализируемого признака. Часто эта задача осложнена неточностями или отсутствием информации.

Наши знания о генетике человека в основном касаются редко встречающихся признаков. Некоторые из них сопровождаются снижением адаптивности и поэтому имеют медицинское значение, некоторые — никак не отражаются на здоровье и приспособляемости людей. Тем не менее, чаще всего индивидуумы, несущие данный признак, принято называть «поражёнными», а тех, кто лишён данного признака — «непоражёнными». Рассмотрим примеры доминантного и рецессивного наследования некоторых признаков. Как это принято, будем обозначать доминантный ген прописной буквой, а рецессивный — строчной (например, АА, Аа, аа и т. д.).

В качестве первого примера возьмём признак «шерстистых волос» (обозначим соответствующие гены W и w). Он не играет суще­ственной роли в биологии индивидуума и только лишь отражает довольно редкий в европейской популяции признак. Описана родо­словная одной норвежской семьи, в которой данный признак наблю­дался в 5-ти поколениях (рис. 2.).

Наследование «шерстистых волос»

Рис. 2. Появление доминантного признака «шерстистых волос» в 5-ти поколениях

При анализе этой родословной (включающей в общей сложности 133 человека) обращает на себя внимание тот факт, что признак проявлялся во всех поколениях без пропусков, примерно с одинаковой частотой среди мужчин и жен­щин. Таким образом, признак не сцеплен с полом. В то же время, у двух родителей, лишённых данного признака, никогда не рождались дети с шерстистыми волосами. В 5-ти поколениях в 20-ти браках между поражёнными и непоражёнными родителями родились в общей сложности 38 поражённых и 43 непоражённых детей, т. е. соотношение приближается к 1:1. Такое может наблюдаться только в том случае, если ген шерстистых волос является доминантным по отношению к гену нормальных волос. Проявляя себя в гетерозиготном состоянии, он определяет возникновение шерстистых волос у всех гетерозигот (Ww). Если у родителей нет данного признака, то нет и данного гена, следовательно, у детей признак проявиться не может. В родословной всех детей с шерстистыми волосами хотя бы один из родителей имел данный признак.

Теперь проанализируем родословную семьи с другим признаком — альбинизмом (обозначим гены А и а). Хорошо известно, что цвето­вая гамма зависит, прежде всего, от интенсивности синтеза клетками меланоцитами в коже человека животного пигмента меланина. В слу­чае альбинизма (обусловленного генной мутацией, произошедшей, скорее всего, около 200 тыс. лет тому назад) синтез меланина полностью нарушен. При этом кожные покровы — белого цвета, глаза — красные, поскольку через неокрашенную радужку просвечивает сет­чатка, имеющая розово-красный цвет, волосы у таких людей светлые.

При рассмотрении родословной семьи с альбинизмом бросается в глаза крайне редкое проявление признака — на 46 человек всего два поражённых (рис. 3).

Наследование альбинизма

Рис. 3. Появление альбинизма в 4-х поколениях одной семьи

Кроме того, обращает на себя внимание дру­гое важное обстоятельство — у детей поражённого индивидуума мо­жет вообще не наблюдаться признака. В то же время, признак появляется в следующем поколении, у потомства людей, вовсе не яв­ляющихся альбиносами. Такое может происходить, если ген, опреде­ляющий данный признак, рецессивен. Тогда дети-альбиносы могут родиться от родителей с генотипами аа х аа или аа х Аа. В первом случае все дети будут альбиносами, во втором — 50% детей будут иметь нормальную пигментацию, а вторые 50% будут альбиносами. Самый частый вид брака — это когда один из супругов альбинос, а второй имеет обычную пигментацию (аа х АА), в этом случае все дети от такого брака — носители рецессивного гена. В данном конкретном случае (см. родословную), очевидно, что в поколениях I и II практически все дети гетерозиготны и несут рецессивный ген альбинизма. Очевидно, один из них женился на носительнице этого гена, вследствие чего ген перешёл в гомозиготное состояние и признак проявился. Можно полагать, что поражённая женщина из поколения III (подобно своей поражённой бабушке) вышла замуж за непоражённого, поскольку ни один из её 12-ти детей не оказался альбиносом.

Как видно из приведённых примеров, доминантные признаки встречаются чаще, а рецессивные — реже, поскольку для их проявле­ния нужно, чтобы два рецессивных гена встретились в одном орга­низме, т. е. перешли в гомозиготное состояние. Если сами эти гены в популяции редки, то и вероятность такой встречи невелика. У человека можно наблюдать наследуемые по доминантному или рецессивному механизму признаки, выявленные и описанные в результате многолетних наблюдений (табл. 1.).

Таблица 1. Некоторые доминантные и рецессивные признаки у человека

Признаки Доминантные Рецессивные
Глаза Большие Маленькие
Цвет глаз Карие Голубые
Разрез глаз Прямой Косой
Тип глаз Монголоидный Европеоидный
Острота зрения Близорукость Нормальное зрение
Верхнее веко Нависающее Нормальное
Нос Крупный Средний или маленький
Острый и выступающий Широкий
С горбинкой («орлиный») Прямой
Ноздри Широкие Узкие
Переносица Высокая и узкая Низкая и широкая
Ямочки на щеках Есть Нет
Уши Широкие Узкие
Мочка уха Висячая свободно Приросшая
«Дарвиновский бугорок» Есть Нет
Подбородок Длинный Короткий
Прямой Отступающий назад
Широкий Острый и узкий
Выступающие зубы и челюсти Имеются Отсутствуют
Щель между резцами Есть Нет
Волосы С мелкими завитками Вьющиеся и волнистые
Вьющиеся Волнистые или прямые
Прямые жёсткие («ёжик») Прямые мягкие
Поседение волос Раннее (в возрасте 25 лет) После 40 лет
Облысение У мужчин У женщин
Белая прядь волос надо лбом Имеется Отсутствует
«Мыс вдовы» Есть Нет
Мохнатые брови Есть Нет
Лицо Округлое Продолговатое
Нижняя губа Толстая и отвисающая Обычного вида
Способность загибать язык назад Есть Нет
Свёртывание языка в трубочку Есть Нет
Зубы при рождении Имеются Отсутствуют
Кожа Толстая Тонкая
Цвет кожи Смуглый Белый
Веснушки Есть Нет
Пигментированное пятно в области крестца Есть Нет
Гипертрихоз Есть Нет
Череп Короткий (брахицефал) Длинный (долихоцефал)
Рост Нормальный Пропорциональная карликовость («лилипуты»)
Склонность к ожирению Имеется Отсутствует
Секреция агглютинина в слюну Имеется Отсутствует
Кисть С 6-ю или 7-ю пальцами (полидактилия) С 5-ю пальцами
Арахнодактилия Имеется Пальцы нормальные
«Расплющенный» большой палец Имеется Нормальное строение пальца
Преобладание руки Праворукость Леворукость
Ногти Удвоение Нормальные
Тонкие и плоские Нормальные
Очень твёрдые Нормальные
Отступают от ногтевого ложа Нормальные
Голубовато-белые Нормальные
Пальцевые узоры Эллиптические Циркулярные
Антигены системы АВ0 А, В 0
Ощущение вкуса фенилкарбамида Ощущают Не ощущают
Голос (у женщин) Сопрано Альт
Голос (у мужчин) Бас Тенор
Абсолютный музыкальный слух Имеется Отсутствует
Наследственная глухота Нет Есть

В данной таблице речь идёт в основном (за редкими исключениями) о признаках, не имеющих существенного значения для здоровья, болезней или адаптации к изменяющимся условиям среды. Хуже обстоит дело, если генетический признак сопровождается выраженны­ми нарушениями в строении тела либо в обмене веществ.

Аутосомно-доминантные и рецессивные заболевания

У человека по доминантному типу наследуются такие нарушения, как анонихия (редкое недоразвитие ногтей, иногда сопровождающееся деформаци­ей кистей и стоп), ахондроплазия (тип карликовости, при котором туловище и голова развиты нормально, а конечности сильно укорочены), врождённая куриная слепота (нарушение сумеречного зрения), хорея Гентингтона (нейродегенеративное заболевание, возникающее обычно к 30-40 годам), гиперхолестеролемия (врождённое повышение уровня холестерола в крови, сопровождающееся ранним атеросклерозом и смертностью от сердечно-сосудистой патологии).

Следует отметить, что доминантные заболевания иногда проте­кают относительно легко, особенно если речь идёт о молекулярных болезнях. Это объясняется тем, что значительная часть случаев — это гетерозиготные состояния, когда в организме присутствует вторая копия гена, которая благодаря своей функции может частично сни­зить выраженность патологии. Мы также уже знаем, что может иметь место неполное доминирование и сниженная пенетрантность доми­нантного гена. В первом случае патология приобретает стёртые, про­межуточные формы. Во втором — заболевание проявляется не у всех носителей гена, что нарушает менделевское соотношение. Большин­ство поражённых такими болезнями — гетерозиготы. Если имеет ме­сто переход дефектного гена в гомозиготное состояние, то либо наступают очень тяжёлые проявления патологии, либо возникают из­менения, несовместимые с жизнью. Значительная часть самопроиз­вольных абортов представляют собой гомозиготы по генам, вызывающим очень тяжёлую, несовместимую с жизнью патологию. В связи с этим среди живущих они не встречаются.

Рецессивных заболеваний в конечном итоге оказывается боль­ше, чем доминантных, и протекают они обычно тяжелее, поскольку в данном случае оба гена — дефектные, в связи с чем компенсация ме­таболического или структурного дефекта осложнена. Частично ком­пенсация возможна — за счет обходных путей метаболизма или путём компенсации на эпигенетическом уровне. По рецессивному механиз­му у человека наследуются такие патологические состояния, как алкаптонурия, фенилкетонурия, врождённый ихтиоз и глухонемота.

Первые два заболевания относятся к так называемым молекулярным болезням — состояниям, при которых дефект обусловлен резким нарушением или полным отсутствием активности какого-либо одного фермента, из-за чего нарушается конкретный метаболический путь. В данном случае речь идёт о ферментах обмена фенилаланина и тирозина. Ихтиоз — тяжёлая и редкая патология, ребенок рождается мёртвым или умирает вскоре после рождения. При этой патологи вся кожа покрыта ороговевшими пластинами с глубокими щелями между ними, кожное дыхание полностью нарушено. В отличие от ихтиоза, врождённая глухонемота встречается довольно часто и не влечёт за собой серьёзной инвалидизации. Исходной патологией является глухота из-за нарушений внутреннего уха, немота развивается как вторичный признак. Следует отметить, что частые браки между глухонемыми поддерживают высокий процент патологии в популяции (рецессивные гены из-за ассортативности браков чаще встречаются между собой).

Все эти данные дают представление о том, как те или иные признаки или патологические состояния передаются у человека по наследству. В то же время, когда речь идёт о том или ином заболевании (нозологической форме, характеризующейся определённой симп­томатикой) иногда создаётся впечатление, что наследование происходит с нарушением всех известных закономерностей. Так, например, одно и то же заболевание (хореоретинальная дегенерация) может наследоваться как доминантное, как рецессивное и как сцепленное с полом. Как это объяснить, ведь такое положение противоре­чит теории? На самом деле, в данном случае речь идёт не об одном, а о нескольких, мало отличающихся по клинической картине состояни­ях, которые в клинической практике квалифицируются как одна но­зологическая форма.

Это подчёркивает одно важное обстоятельство, которое всегда нужно иметь в виду в генетике человека — часто фенотип, который мы анализируем, не является физиологически однотипным. Особенно сложно обстоит дело с психическими расстройствами (например, шизофренией), клиническая картина которой очень неоднородна. Чем точнее мы можем определить тот или иной фенотипический признак, чем яснее мы представляем себе физиологическую природу наблюдаемого явления, тем больше шансов на успех в области генетического анализа данного признака. Поэтому так важны клиническое описа­ние, физиологическая и биохимическая оценка каждого состояния, которое рассматривается с позиций наследования или связи с теми или иными генотипическими особенностями. Это очень хорошо видно на примере наследственных болезней и врождённых пороков развития.

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

Другие связанные статьи:

Влияние половых гормонов на организм человека

Нарушения числа половых хромосом: описание синдромов

Митохондриальная ДНК и цитоплазматическая наследственность

Гомосексуальность с точки зрения биологии 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>