Генеалогический метод генетики человека

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2.

Наследуемость некоторых признаков  человека

(по Айала, Кайгер, 1988)

 

Признак	Наследуемость
Телосложение Вес Головной индекс Коэффициент интеллекта по Бине Коэффициент интеллекта по Отису Вербальные способности Арифметические способности Способности к естественным наукам Способности к истории и литературе Орфографические способности Скорость  постукивания ногой	0,81 0,78 0,75 0,68 0,80 0,68 0,12 0,34 0,45 0,53 0,50

 

Выборка генеральной совокупности в лабораторных экспериментах с  целью определения генотип-средового соотношения в формировании признака должна быть представлена близнецами MZ, DZ и одиночно рожденными детьми. Это объясняется тем, что, как правило, выраженность признака сопоставляется у партнеров монозиготных пар между собой, у партнеров дизиготных пар между собой, у партнеров MZ и DZ, как двух составляющих близнецовой выборки, и у партнеров близнецовой выборки и выборки одиночно рожденных детей.

При подборе выборки необходимо учитывать одинаковый возраст детей, согласие участия в эксперименте самих детей и их родителей, социальный статус, состояние здоровья (в эксперименте не могут участвовать больные  дети с различного рода заболеваниями). В лабораторном эксперименте минимальное  количество обследуемых может составлять 10 пар MZ, 10 пар DZ, количество одиночно рожденных детей в выборке может варьировать от 50 до 100. Такие данные не всегда можно экстраполировать на генеральную совокупность.

При составлении выборки документально  фиксируются следующие данные: Ф.И.О., национальность, возраст, год рождения, место жительства и учебы (работы) для детей, участвующих в эксперименте, а также Ф.И.О. обоих родителей, год рождения, возраст рождения ребенка, место их работы.

Диагностика зиготности начинается с анализа медицинских родильных карт, т.е. установления количества плацент, хориона и амниона, которое регистрируется сразу при рождении близнецов. В случае, если у близнецов общий хорион, то это монозиготные близнецы. Если у близнецов два хориона, два амниона, то это могут быть как моно, так и дизиготные близнецы. Для более точной диагностики необходимы гистологические исследования. Данные, полученные на этом этапе не всегда точны, более того не всегда можно получить эти сведения из истории медицинской карты.

При достижении 6-летнего возраста детей возможно проведение портретной идентификации, т.е. сравнения ряда морфологических признаков, таких  как пигментация кожи, цвет волос  и структура их, цвет глаз и форма  разреза, форма ушных раковин, форма  носа, губ и т.д. Результаты фиксируются  на фотографиях (портрет, рост, фас и  профиль).

Современная диагностика предполагает дактилоскопический и пальмоскопический, а также биохимический анализ (регистрация группы крови, белков плазмы, пробы на способность ощущать вкус фенилтиокарбомида и др.), проведение антропометрии с установлением типа телосложения. Для описания конституции телосложения, как правило, используют систему Шелдона. Наиболее точными методами диагностики зиготности являются иммунологические и метод приживления реципрокно пересаженной ткани (трансплантация), но, следует отметить, что этот тест, в связи с технической сложностью и высоким процентом травматизма, применяется редко.

В настоящее время более популярным тестом считается определение и  сравнение электрофореграмм сывороточных белков, полученных с помощью электрофореза, партнеров близнецовой пары.

Не утрачивает научной значимости для определения типа зиготности и анкетный способ диагностики. Анкеты предлагаются и родителям, и обследуемым детям. Этот способ имеет ориентированный характер, поэтому не может выступать в качестве основного и единственного в лабораторных экспериментах при малых выборках.

Следует помнить, что чем больше будет использовано методик определения  типа зиготности, тем выше достоверность полученных данных.

В сформированной выборке проводится регистрация выраженности изучаемого признака или свойства с помощью  тестовых методик с записью в  рабочий журнал. Первичная обработка  данных заключается в расчете  средней арифметической признака или  свойства и ошибки ее в каждой группе выборки (MZ, DZ, одиночно рожденные). Затем определяется коэффициент конкордантности (К), указывающий степень сходства по признакам. Коэффициент может выражаться в процентах и долях единицы, расчет проводится по формуле:

К = , где С - число конкордантных пар,

D - число дисконкордантных пар.

Если у монозиготных близнецов "К" высок, а у дизиготных - низок, то считается, что доминирующая роль в определении признака принадлежит наследственных фактором. Если значение "К" у монозиготных близнецов невысоко, но существенно выше, чем у дизиготных, то считается, что в формировании признака большую роль сыграли факторы внешней среды на фоне генетической обусловленности признака.

В лабораторных экспериментах, как  правило, используется формула, которая  предполагает поправку, т.е. учет вероятности  отсутствия регистрации пары, которая  равна вероятности регистрации  обоих близнецов как пробандов:

К=, где Х – число пар, в которых пробандами были оба партнера, C и D – как и в предыдущей формуле.

Для объективности суждения о роли наследственности и среды в развитии тех, или иных признаков помимо коэффициента конкордантности используется критерий наследуемости - Н, расчет которого можно проводить по наиболее часто встречаемой в литературе формуле Хольцингера в долях единицы:

Н =, при Н = 0 - признак формируется  под влиянием факторов среды, при 0.7 > H > 0.4 - под влиянием среды на фоне генетической предрасположенности, при 1> H > 0.7 - под влиянием генетических факторов.

При изучении генотип-средового соотношения в формировании количественных признаков сходство близнецов не может быть выражено с помощью коэффициентов конкордантности. В таких случаях используются дисперсии признаков и коэффициенты внутриклассовой корреляции. Разница в дисперсиях признака дизиготных и монозиготных близнецов отражает относительное значение наследственных факторов по сравнению с факторами среды в изменчивости признака. Коэффициент корреляции у MZ близнецов теоретически должен быть равен 1, разница же между теоретическим значением и реальным показателем свидетельствует влиянии индивидуальной среды или об ошибке измерения.

Расчет этих параметров проводится по формулам:

r=, где r – коэффициент корреляции, x_i – значение признака близнеца, x – среднее арифметическое выборки;

 

V_p=, где V_p-вариативность признака изучаемой выборки (популяционная вариативность признака), N –количество индивидов выборки.

Поскольку нет генетического критерия для отнесения того или иного  члена MZ пары в тот или другой вариационный ряд, то вычисление внутриклассового коэффициента корреляции проводят по следующим формулам:

R=,

W=, B=, где

R – коэффициент корреляции, B – межпарная дисперсия признака, W – внутрипарная дисперсия признака.

Для удобства в столь сложных  расчетах лучше пользоваться вспомогательной  таблицей (табл.11).

Таблица 3.

Вычисление внутриклассового коэффициента корреляции

	Значение признака		X1-X2	(X1-X2)2	X1+X2	(X1+X2)2
Пара	Близнец 1, X1	Близнец 2, X2
1	6	8	2	4	14	196
2 и т.д.

Сумма

 

Для расчета коэффициента наследуемости  количественных признаков применяется  следующая формула:

H=, где H – доля дисперсии за счет наследственности, r_DZ и r_MZ – коэффициенты корреляции признака у дизиготных и монозиготных близнецов соответственно.

Используя близнецовый метод в  психологических, педагогических, генетических, медицинских (определение эффективности  лекарственных препаратов) исследованиях  необходимо помнить, что данный метод  имеет как ряд достоинств, так и недостатков, прежде всего, это неполнота сведений о пре- и постнатальном периоде развития близнецов. Нельзя считать, что среда, в которой развиваются близнецы абсолютно одинаковая. Конечно, среда, в которой развиваются монозиготные близнецы более сходная, т.к. они выбирают себе одинаковых товарищей, игры, книги и пр., но даже внутриутробное развитие их незначительно, но отличается. Так, например, описан случай, когда одна сестра монозиготной пары близнецов с нормальным кариотипом страдала гемофилией, а другая была здоровым гетероносителем, в связи с тем, что на ранней стадии развития у сестер инактивировались разные Х-хромосомы (эффект Лайон).

При расчете коэффициентов наследуемости  не учитывается взаимодействие среды  и генотипа, а оно существенно  влияет на сходство и различие между  близнецами.

Использование близнецового метода, несомненно, дает положительные результаты в исследованиях при условии  грамотного выполнения всех его этапов и сочетания с другими методами, такими как популяционно-статистический, иммунологический, биохимический и  др.

Задание:

1. Определить тип зиготности близнецовых пар по указанным признакам (табл.4), рассчитать коэффициент конкордантности и классифицировать выборку на монозиготные и дизиготные близнецы.

2. Выявить долю наследственных  факторов и факторов среды  в формировании всех указанных  типов памяти у близнецовой  выборки (табл.5).

3 Провести анализ данных таблицы 1 и установить, какие признаки в большей степени генетически обусловлены.

 

Таблица 4.

Некоторые морфологические и биохимические  признаки близнецов

 

№ пары	группа крови		Цвет глаз		Цвет Волос		Вес		Рост
1	1+	1+	сер.	сер.	Русые волнист.	Русые волнист.	54	48	156	164
2	1+	1+	гол.	гол.	Русые прямые	Русые прямые	46	56	166	168
3	3+	3+	кар.	кар.	Рыжие Прямые	Рыжие прямые	38	42	154	158
4	1+	2+	кар.	гол.	Русые прямые	Русые прямые	44	50	154	164
5	2+	3+	кар.	кар.	Темно-русые прямые	Темно-русые прямые	51	53	155	155
6	4+	4+	Гол	гол	Русые, волнист.	Русые прямые	48	44	150	148
7	1+	4+	Кар	кар	Темно-русые, прямые	Темно-русые прямые	44	48	148	152
8	1+	2+	Зел	гол	Рыжие волнист.	Русые прямые	55	59	154	164
9	2+	3+	Гол	гол	Русые прямые	Русые прямые	56	64	160	164

 

 

 

Таблица 5.

Типы памяти близнецов

Показатель	Механическая		Смысловая		Зрительная		Слуховая
MZ	0.6	0.6	0.7	0.7	0.9	0.9	0.9	0.9
MZ	0.8	1	1	0.7	0.9	0.8	0.6	0.5
MZ	0.4	0.5	0.9	0.6	0.8	0.7	0.6	0.6
DZ	1	0.7	0.6	0.9	0.5	0.5	0.6	0.6
DZ	0.7	1	0.7	0.4	0.7	0.8	0.6	0.8
DZ	0.8	0.6	0.5	0.6	0.7	0.8	0.7	0.7

 

Лабораторная  работа №2. Проведение дактилоскопического анализа.

Объект  исследования: кожные узоры на пальцах руки индивида.

Пояснение к заданию:

Дополнительным методом  диагностики зиготности являются дактилоскопический анализ - определение сходства папиллярных узоров, и пальмоскопический анализ – определение сходства узоров на ладонях. Эти анализы лежат в основе самостоятельного метода генетики человека – метод дерматоглифики.

Задачи этого метода заключаются в следующем:

1 – дополнительное подтверждение  типа зиготности,

2 – дополнительная диагностика  некоторых наследственных заболеваний,

3 – установление личности в  криминалистике.

В 1684-1886 г.г. Гревсом и Мальпиги было установлено разнообразие пальцевых узоров, а в 1823 году Пуркинье предложил классификацию кожных узоров. В 1892 году эту классификацию дополняет Гальтон и рекомендует ее Скотланд-Ярду, как метод установления личности, в связи с тем, что он обратил внимание на тот факт, что кожные узоры отличаются строгой индивидуальностью.