В настоящее время практически принимается за догму: если в популяции не распространена брачная ассортативность, а кровнородственные браки встречаются не чаще, чем в панмиксной популяции, то весь инбридинг складывается только за счет подразделенности популяций (FST). В этом случае влияние инбридинга на распространенность аутосомно-рецессивной патологии будет отсутствовать. Однако исследования, проведенные в русских популяциях, выявили не только подразделенность популяций, но и достоверные различия в отягощенности этих популяций редкими формами аутосомно-рецессивных заболеваний. Таким образом, основная масса случаев рецессивной патологии в русских популяциях обязана своим происхождением незначительной дифференциации популяций по частотам мутантных генов, отражающей некоторую предпочтительность заключения браков в пределах элементарных популяций.
2.3 Миграции
Равновесие генных частот в популяции предполагается при отсутствии миграций. Наряду с этим, между реально существующими популяциями человека постоянно происходит миграционный процесс, который вносит дополнительную генетическую изменчивость в популяцию и может приводить к изменению генных частот. Как правило, миграции способствуют выравниванию генных частот в популяциях и сдерживают процесс микродифференциации субпопуляций. Однако в некоторых особых случаях миграция может приводить к противоположной ситуации, когда определенную часть мигрантов составляют группы родственных индивидов. По современным представлениям, основанным на исследованиях полиморфной митохондриальной ДНК и ДНК Y-хромосомы в разных популяциях человека, миграции играли основную роль в становлении человека как вида.
В настоящее время существует несколько моделей генетической структуры популяции, использующих в качестве основных характеристик миграции степень изоляции и размер популяции.
«Островная модель» Райта предполагает подразделение вида на множество свободно скрещивающихся внутри себя субпопуляций, или на одну большую панмиксную популяцию («материк»), окружённую множеством изолированных генетически дифференцированных субпопуляций («острова»).
Модель «изоляции расстоянием» Малеко предполагает, что население равномерно распределено по изучаемой территории, брачные миграции изотропны, а вероятность каждой миграции обратно пропорциональна расстоянию между местами рождения супругов. Сосредоточение населения в отдельных населённых пунктах ограничивает адекватность этой модели, однако этим обстоятельством можно пренебречь, если изучаемая территория и, соответственно, количество отдельных поселений на ней достаточно велико.
«Ступенчатая», или «лестничная», модель предложена М. Кимура и Дж. Вайсом, как совокупность субпопуляций, расположенных в виде лестницы, причём каждая из субпопуляций обменивается мигрантами только с соседями.
В отличие от вышеперечисленных, при «шахматной» модели популяции панмиксия в пределах субпопуляций отсутствует. В «иерархической» модели популяция подразделяется на несколько субпопуляций, при этом каждую из них можно отнести к определённому классу (уровню). Из субпопуляции первого уровня может существовать миграция в субпопуляции любого уровня, из субпопуляции второго уровня - в субпопуляции не ниже второго уровня. Обратные миграции (с высшего уровня на низший) в реальных ситуациях возможны, однако обычно они так малы, что ими можно пренебречь.
В настоящее время считают, что наиболее адекватной моделью системы подразделенных популяций является модель матричных миграций.
Изучению миграций как фактора, изменяющего генетическую структуру популяций, посвящено большое число исследований. Так, Picheral в исследовании степени миграции французов, начиная с XVI века, выявил, что большая часть миграций происходила на небольшие дистанции, так как формирование городов происходило за счет населения близлежащих районов. Сельские же популяции оставались относительно стабильными. В тоже время формирование населения Парижа происходило за счет выходцев из самых разных районов Франции. В Южной Индии и Китае высокий уровень миграций препятствовал дифференциации популяций и действию генетического дрейфа. Исследование, проведенное в Италии, показало, что за последние 50 лет действие урбанизации привело к нарушению репродуктивной изоляции в общинах малого размера.
В связи с социально-экономическим развитием общества и ростом урбанизации, интенсивность миграций возрастает с каждым днем. Ряд исследователей занимались изучением популяционной структуры больших городов России. По мнению авторов, увеличение среднего радиуса миграции произошло главным образом за счет увеличения доли «дальних» миграций. Показано, что степень изоляции расстоянием крайне незначительна и обнаруживает тенденцию к снижению.
Для генетической эпидемиологии изучение миграций представляет интерес в связи с влиянием на географические особенности распространения мутантных генов.
2.4 Мутации
Мутации являются одним из стохастических факторов, влияющих на равновесие генных частот в популяции. Мутации возникают постоянно и приводят к появлению новых аллелей в популяции, изменяя её генетическую структуру. Однако их сохранению противодействует естественный отбор, и в результате возникает равновесие между появлением новых мутаций и их элиминацией, что позволяет сохранять в популяции равновесные генные частоты. Средняя частота спонтанного возникновения мутаций у человека различна и находится в пределах от 1,0*10-5 до 6,08*10-6 на одну гамету за каждое поколение. Наследственные болезни, такие как хромосомные и некоторые аутосомно-доминантные, поддерживаются на определенном уровне в популяции исключительно за счет мутационного процесса. В человеческих популяциях, которые характеризуются медленной сменой поколений (продолжительность одного поколения в среднем равняется 25 - 30 лет), мутационное давление как фактор, определяющий эволюционные изменения, играет незначительную роль.
2.5 Естественный отбор
Рассмотренные ранее факторы популяционной динамики действуют на популяцию случайно и ненаправленно, стохастически. Естественный отбор является единственным фактором, способным направленно изменять частоту генов в популяции. Центральной концепцией отбора является дарвиновская приспособленность.
Приспособленность генотипа определяется как способность производить потомство. Она измеряется в относительных единицах, причем приспособленность оптимального генотипа принимается равной единице.
Под репродуктивной способностью понимают вероятность дожития носителя определенного генотипа до репродуктивного возраста и оставление им потомства.
При больших индивидуальных различиях в плодовитости максимальные её значения в человеческих популяциях ограничиваются 10-12 живорождениями за весь репродуктивный период. Снижение этого показателя свидетельствует о том, что в такой популяции практикуется контроль над рождаемостью.
Таким образом, по характеру репродукции все популяции человека можно разделить на два типа. Первые, для которых характерны высокие показатели среднего числа живорождений на семью, а ограничение рождаемости минимально. Такие популяции могут быть рассмотрены как популяции с «естественным» характером репродукции (например, среднеазиатские сельские популяции). Вторые - популяции, в которых широкая практика ограничения рождаемости привела к значительному снижению основных репродуктивных параметров, - это популяции, планирующие размер семьи (большинство современных популяций).
Как указывалось выше, отбор - это направленный фактор популяционной динамики. Наследственные болезни в большинстве случаев снижают репродуктивные возможности их носителей.
Отбор направлен против хромосомных мутаций, а также некоторых доминантных гетерозигот, то есть происходит резкое снижение приспособленности носителей и они полностью элиминируются отбором. Однако большинство аутосомно-доминантных заболеваний только уменьшает репродуктивную способность их носителей.
Отбор направлен против рецессивных гомозигот по генам наследственных заболеваний. Даже при полной элиминации гомозигот по генам рецессивных заболеваний за счет действия отбора, изменение частоты гена происходит очень медленно. Это обусловлено тем, что большая часть рецессивных аллелей находится в гетерозиготном состоянии. Равновесие генных частот по указанным заболеваниям поддерживается мутационным процессом, который компенсирует элиминацию доминантных и рецессивных генов.
Вместе с тем существует отбор, приводящий к генетическому равновесию и направленный в пользу гетерозигот по рецессивным генам селективной невыгодности обеих гомозигот. Главный пример преимущества гетерозигот у человека - селективный механизм, приводящий к высокой частоте генов некоторых гемоглобинопатий, в частности, серповидно-клеточной анемии (HbS), гемоглобин Е (HbE) и в-талассемии.
В популяциях человека действие отбора в настоящее время ограничено в связи с успехами медицины, улучшением условий жизни и снижением смертности. Однако он продолжает действовать, хотя может осуществляться только за счет избирательной репродуктивности и, в основном, в период внутриутробного развития. Вместе с тем уменьшение числа детей в семьях сужает сферу действия отбора. Этот отбор относится к категории стабилизирующего и устраняет вредные мутации в исторически сложившихся и эволюционно закрепленных популяциях человека.
Таким образом, популяция является элементарной единицей эволюционного процесса, а лучшее определение популяции принадлежит Н.В. Тимофееву-Ресовскому, согласно которому популяцией называется группа организмов, достаточно долго проживающая на определенной территории, в которой в большей или меньшей степени осуществляется панмиксия и которая отграничена от соседних таких же совокупностей особей данного вида той или иной степенью давления тех или иных форм изоляции (Тимофеев-Ресовский Н.В. и др., 1973).
Список литературы
популяция генетический эпидемиология мутация
1. Алтухов Ю.П. Генетические процессы в популяциях. - М.: Наука, 2003 - 370 с.
2. Баранов, В. С. Геном человека и гены «прерасположенности»: (Введение в предиктивную медицину) / В.С. Баранов, Е. В. Баранова, Т. Э. Иващенко, М. В. Асеев. - СПб.: Интермедика, 2000. - 272 с.
3. Балановская Е.В. Лицо русской национальности // Коммерсант ВЛАСТЬ, № 38(641) от 26.09.2005
4. Валентай Д.И. Демографический энциклопедический словарь. // М.: Сов. Энциклопедия. - 1985. - С. 329
5. Дерябин В.Е. Многомерная биометрия для антропологов // М.: МГУ. - 1983. - 227 с.
6. Животовский, Л.А. Популяционная биометрия / Л.А. Животовский. - М.: Наука. - 1991. - 271с. - ISBN 5-02-005869-6.
7. Ли, Ч. Введение в популяционную генетику / Ч. Ли.- М.: Мир. - 1978. - 403 с.
8. Наследственные болезни в популяциях человека / Ред. Е.К. Гинтер //М.: Медицина. - 2002. - 304 с.
9. Пасеков В.П. Генетические расстояния / В. П. Пасеков // Итоги науки и техники. Общая генетика. - М.: ВИНИТИ, 1983. - Т. 8. - С. 4-75.
10. Прокоп, О. Группы крови человека / О. Прокоп, В. Геллер // М.: Медицина. - 1991. - 512 с.
11. Спицын, В.А. Биохимический полиморфизм человека (антропологические аспекты) / В.А. Спицын // М.: Изд-во МГУ, 1985. - 214 с.
12. Суперанская А.В., Суслова А.В. Современные русские фамилии // М.: Наука. - 1981. - 176 с.
13. Харрис, Г. Основы биохимической генетики человека / Г.Харрис. - М. : Мир, 1973. - 327 с.