НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ И СРЕДА - Кафедра медицинской
advertisement
Министерство здравоохранения Российской Федерации Казанский государственный медицинский университет Кафедра медицинской биологии и генетики Реферат на тему: Причины изменчивости среди моно и ди зиготных близнецов. Выполнила студентка 1 курса заочного отделения факультета МВСО Номер группы 813 Чернышёва Альфия Васильевна Проверил_____________________ Зачтено (не зачтено); дата. Казань 2008 -2- Содержание Введение…………………………………………………………………………...3 1. Роль генотипа и среды в проявлении признаков……………………………..5 2. Типы изменчивости…………………………………………………………….7 3. Ненаследственная изменчивость……………………………………………...9 4. Наследственная изменчивость……………………………………………….11 5. Изменчивость среди моно и дизиготных близнецов……………………….17 Заключение……………………………………………………………………….21 Список использованной литературы…………………………………………...23 -3- Введение Генетика – наука о законах наследственности и изменчивости живых организмов. Под наследственностью понимают свойство организмов повторять в ряду поколений признаки, сходные типы обмена веществ и индивидуального развития в целом. Другими словами, наследственность обеспечивает воспроизведение нового поколения в строгих формах исходного вида за счет передачи наследственной информации о признаках и свойствах. Изменчивость – прямо противоположное свойство. Благодаря ему у потомства появляются новые признаки. Измененная наследственная информация передается в последующем от поколения к поколению. Генетические законы интересовали людей с древних времен. Но только в XIX в. это явление стали объективно изучать. Определяющий вклад в понимание механизмов наследования признаков внес чешский исследователь Грегор Иоганн Мендель. Его можно считать основателем научной генетики. В 1866 г. Г. Мендель опубликовал результаты экспериментов на горохе, в которых показал, что наследственность передается через половые клетки в виде дискретных факторов от одного поколения к другому, не смешиваясь и не растворяясь. Эти законы были приняты (переоткрыты) только в 1900 г. Этот год и считается годом рождения генетики как науки. В последующие 100 лет к наиболее значимым открытиям в генетике можно отнести: обоснование хромосомной теории наследственности (19101920 гг.); доказательства информационной роли дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) и расшифровка ее стереохимической структуры (1930-1953 гг.); расшифровка генетического кода и генетических механизмов синтеза белка (60-е годы XX в.); создание технологий рекомбинантных ДНК (генная инженерия, 70-е годы XX в.); расшифровка геномов организмов (1980-1990 гг.). В каждом десятилетии XX в. в генетике совершались важные открытия. Постепенно эта наука заняла ключевые позиции и лидирующее положение в фундаментальной биологии. -4- Наследственность и изменчивость являются первичными неотъемлемыми свойствами живых организмов. Они лежат в основе всех жизненных проявлений. Без наследственности и изменчивости невозможна была бы эволюция жизни на Земле. Человек является «продуктом» длительной эволюции живой природы. В его формировании как биологического вида Человека разумного (Homo sapiens) отражены все общебиологические закономерности. Генетика человека наряду с морфологией, физиологией и биохимией является теоретическим фундаментом современной медицины. Она изучает явления наследственности и изменчивости у человека на всех уровнях его организации и существования: молекулярном, клеточном, организменном и популяционном. В своем развитии генетика человека постоянно «подпитывалась» из общебиологических концепций (эволюционное учение, онтогенез), из генетических открытий (менделизм, хромосомная теория наследственности, информационная роль ДНК), из достижений теоретической и клинической медицины. Медицинская генетика изучает роль наследственности в возникновении патологии человека, закономерности передачи от поколения к поколению наследственных болезней, разрабатывает методы диагностики, лечения и профилактики всех форм наследственной патологии. В этом направлении синтезируются достижения и в медицине, и в генетике. Такой синтез направлен на борьбу с болезнями и улучшение здоровья людей. Медицинская генетика отвечает на следующие конкретные вопросы: какие наследственные механизмы поддерживают гомеостаз организма и определяют здоровье индивида; каково значение наследственных факторов в этиологии болезней; каково соотношение наследственных и средовых (ненаследственных) факторов в патогенезе болезней; какова роль наследственных факторов в определении клинической картины болезней (и наследственных, и ненаследственных); влияет ли (и если влияет, то как) наследственная конституция на процесс выздоровления и на исход болезни; какие наследственные факторы макологического и других видов лечения. определяют специфику фар- -5- 1. Роль генотипа и среды в проявлении признаков Явления изменчивости, как и наследственности, у человека являются предметом генетики человека на всех уровнях его организации: молекулярном, хромосомном, клеточном, организменном и популяционном. Прогресс в понимании причин и источников наблюдаемой изменчивости у человека, в том числе и патологической, в значительной мере обязан медицинской и клинической генетике. Исходным фактором, определяющим развитие любого признака, является генотип. Особенности генотипа организма формируются в момент оплодотворения, однако степень последующего развития некоторых признаков в значительной мере зависит от внешних факторов, воздействующих на организм во время его развития. Так, например, использованный Г. Менделем сорт гороха с длинным стеблем достигал высоты 180 см. Для этого ему были необходимы соответствующие условия: достаточное освещение солнцем, удобренная почва и обильное орошение водой. В отсутствие этих условий растения хотя и вырастали более высокими по сравнению с карликовым сортом, однако оказывались ниже растений, развивающихся в благоприятных условиях, так как ген «высокого» стебля не мог в полной мере проявить свое действие. Ярким примером свидетельства влияния условий внешней среды на проявление генотипа у человека являются результаты исследования близнецов. Например, если развитие одного из близнецов монозиготной близнецовой пары (т. е. близнецов с идентичной генетической конституцией) проходило в неблагоприятных социально-экономических условиях по сравнению с другим близнецом, то его физическое и интеллектуальное развитие будут существенно ниже, чем у близнеца, воспитанного в благоприятных условиях. Отсюда следует закономерный вывод о том, что на проявление гена в большей или меньшей степени могут оказывать влияние и условия среды. У человека известны нормальные признаки и заболевания, наследование которых подчиняется законам Менделя. Вместе с тем, известно большое -6- число нормальных и патологических признаков (в том числе заболеваний и врожденных пороков развития), наследование которых не соответствует четким менделевским закономерностям. Давно известно, что для некоторых нормальных признаков отмечена тенденция к семейному накоплению. Для примера можно привести родословные известных деятелей науки, культуры, общественных деятелей, в которых отмечается накопление талантливых или выдающихся личностей. С другой стороны, в медицине давно известен факт, что определенные заболевания, такие как сахарный диабет, гипертоническая болезнь, шизофрения, изолированные врожденные аномалии (например, врожденный вывих бедра) и многие другие много чаще наблюдаются у родственников больных, чем в популяции. Наиболее подходящее объяснение наблюдаемых закономерностей заключается в предположении, что для развития подобных признаков или заболеваний необходимы не только определенные условия внешней среды, но и наличие вполне определенной генетической конституции организма. Важно отметить, что для развития такого заболевания обязательны и средовой и наследственный компоненты При рассмотрении законов Менделя не учитывалось влияние среды, поскольку полагали, что в случаях моногенного наследования быть или не быть признаку зависело только от того, наследует или не наследует организм соответствующую генетическую конституцию. Тем не менее, даже для некоторых заболеваний, развитие которых контролируется одним конкретным геном, удается изменить характер патологического процесса, изменяя условия среды. Например, при наследственном моногенном заболевании – галактоземии – организм ребенка не в состоянии нормально использовать галактозу. В обычных для ребенка условиях внешней среды, т. е. при кормлении материнским или коровьим молоком ребенок получает галактозу в составе молочного сахара Именно поэтому обычное вскармливание ребенка с галактоземией приводит к развитию слабоумия, поражению печени и глаз. Если же галактозу исключить из питания, то дети, несмотря на аномальную генетическую конституцию (гомозиготы по мутантному аллелю) могут нормально разви- -7- ваться. В случае галактоземии, как и в случаях других моногенных заболеваний, например, фенилкетонурии, аномальная генетическая конституция в строгом смысле только предрасполагает организм к заболеванию. Другим показательным примером является дефицит антитрипсина – это гликопротеин, являющийся ингибитором ряда протеолитических ферментов, в том числе находящихся в лейкоцитах. Синтез данного фермента происходит в печени. Дефицит a1AT обнаруживается у гомозигот по редкому рецессивному аллелю (ZZ). При воспалительных процессах в случаях недостаточности данного фермента протеолитическая активность лейкоцитов значительно повышена, что приводит к поражению тканей легкого (аутолиз). Постепенно стенки альвеол разрушаются и развивается эмфизема легких. Курение особенно опасно для этих индивидов, поскольку никотин резко снижает активность a1AT. У гомозиготных индивидов, которые воздерживаются от курения и избегают воздействия различных внешних средовых факторов, раздражающих бронхи, заболевание может и не развиться или проявится значительно позднее. Приведенные примеры свидетельствует, что организм с генетической конституцией, способной реализоваться в болезнь, но не испытывающий влияния соответствующих (разрешающих) факторов среды, не заболевает. Какова же природа предрасположенности организма к развитию заболеваний? Очевидно, что помимо условий среды существенную роль в предрасположении играет генетическое разнообразие людей. 2. Типы изменчивости Под изменчивостью понимают свойство живой системы приобретать в онтогенезе новые морфо-функциональные признаки и особенности индивидуального развития, отличающиеся от родительских. Сформировавшиеся новые признаки могут служить основой для эволюции вида при условии их наследования. С эволюционной точки зрения различают два вида биологической изменчивости: групповую изменчивость, под которой понимают различия -8- между популяциями, этносами или расами, и индивидуальную изменчивость, т. е. различия между особями одной популяции. Примерами групповой изменчивости могут служить различия в окраске кожных покровов у африканцев и европейцев, характер оволосения и структуры волос, разрез глаз и многие другие признаки, различающиеся у представителей различных рас. Индивидуальная изменчивость гораздо шире групповой. Она включает все различия между конкретными индивидами по характеру, темпераменту, цвету глаз, наличию определенной группы крови, особенностям внешнего облика, росту, телосложению и т.д. Наличие общих «видовых» признаков позволяет объединять всех людей на земле в единый вид Homo sapiens. Тем не менее, мы без труда одним взглядом выделяем лицо знакомого нам человека в толпе незнакомых людей. Чрезвычайное разнообразие людей, как внутригрупповое (например, разнообразие в пределах этноса), так и межгрупповое, обусловлено их генетическим отличием. В настоящее время считается, что вся внутривидовая изменчивость обусловлена различными генотипами. Рис. 1. Классификация видов изменчивости Одна часть изменчивости организмов проявляется только в виде вариации признаков, другая затрагивает генетический аппарат. В этой связи различают фенотипическую, или ненаследственную, и генотипическую, или наследственную, изменчивость (рис. 1). 3. Ненаследственная изменчивость При фенотипической изменчивости наследственный материал в изме- -9- нения не вовлекается. Они касаются только признаков индивида и происходят под действием факторов внешней или внутренней среды организма. Подобные изменения не передаются по наследству следующим поколениям, даже если они обусловлены длительным и/или повторными воздействиями на протяжении исторически длительного времени. Например, у некоторых народов обряд инициации (посвящения) связан с нанесением специфических повреждений: протыкание носовой перегородки и губ, удаление клыков, обрезание крайней плоти, уродование ступней или костей черепа и т. д. Такие изменения, как известно, не наследуются. Они являются лишь реакцией на действие определенного фактора. Если по выраженности изменения в организме не выходят за пределы нормы реакции, подобные изменения фенотипа называют модификационными. Модификационная изменчивость имеет адаптивное (приспособительное) значение. Наиболее четко модификационная изменчивость выявляется при изучении реакций организма на изменения факторов среды: например, условий проживания в различных географических зонах, интенсивности солнечной радиации, характера питания и т. д. Ранее полагали, что изменения фенотипа, не связанные с генетическими изменениями, не имеют эволюционного значения. Однако такая точка зрения неверна, поскольку степень и направление допустимой изменчивости фенотипа строго контролируется генетической конституцией организма. Одним из проявлений модификационной изменчивости является феномен фенокопирования. Термин фенокопирование был предложен для обозначения признаков, болезней или пороков развития, развивающихся под воздействием определенных условий среды, но фенотипически похожих на такие же состояния, обусловленные генетическими факторами (мутациями). Таким образом, фенокопия – это признак, развивающийся под действием средовых факторов, но лишь копирующий наследственно обусловленный признак. Так, окраска кожных покровов африканцев характеризуется выраженной пигментацией, даже если человек не подвергается воздействию солнечных лучей. Кожа европейцев, как правило, пигментирована лишь в - 10 - слабой степени, но становится смуглой под действием света. Таким образом, загорелые, но наследственно светлокожие индивиды представляют собой как бы «копии» генетически темнокожих людей. Можно привести большое число клинических примеров, иллюстрирующих ситуации, когда определенный фенотип может являться продуктом конкретного генотипа, а может быть фенокопией, т. е. развиваться под действием факторов среды. Например, слепота, обусловленная помутнением хрусталика глаза (катаракта), может быть вызвана механическими повреждениями или действием ионизирующего излучения, или в результате внутриутробного поражения вирусом краснухи. Но развитие катаракты может вызвать специфический ген без какого-либо дополнительного внешнего воздействия на организм. Слабоумие может быть обусловлено специфическим генотипом (например, генной или геномной мутацией), но может развиться при отсутствии йода в рационе ребенка или в результате повреждающего воздействия цитомегаловирусной инфекции на мозг плода во время внутриутробного развития. Явление изменчивости обеспечивает в эволюции естественный отбор видов. Если бы все члены вида были идентичны по какому-либо признаку, то отбор отсутствовал, поскольку не было бы точки приложения его действия. Однако для эволюции требуется не просто изменчивость, а наследуемая изменчивость для того, чтобы имелась возможность распространить (или удалить) в популяции полезные (или вредные) для вида возникшие изменения. При этом для эволюционных преобразований генетической структуры вида самым важным является то, что различающиеся по генетической конституции особи оставляют различное число потомков. В этом и состоит суть эволюции. 4. Наследственная изменчивость Генотипическая (наследственная) изменчивость в зависимости от природы клеток подразделяется на генеративную (изменения в наследственном аппарате гамет) и соматическую (изменения в наследственном аппарате кле- - 11 - ток тела). В рамках генеративной и соматической изменчивости выделяют мутационную и комбинативную изменчивость. Мутационная изменчивость. Мутационная изменчивость обусловлена мутациями (лат. mutatio – изменение, перемена) – устойчивое изменение генетического материала и, как следствие, наследуемого признака. Переходных форм по сравнению с исходным состоянием не наблюдается. События, приводящие к возникновению мутаций, называют мутационным процессом. Различают спонтанный и индуцированный мутагенез. Разделение мутационного процесса на спонтанный и индуцированный в определенной степени условно. Спонтанные мутации возникают при обычных физиологических состояниях организма без видимого дополнительного воздействия на организм внешних факторов. Индуцированные мутации – это мутации, вызванные направленным воздействием факторов внешней или внутренней среды. Индуцированный мутационный процесс может быть контролируемым (например, в эксперименте с целью изучения механизмов и/или его последствий) и неконтролируемым (например, облучения в результате выброса радиоактивных элементов в среду обитания). Причинами, вызывающими мутации (нарушения структуры генов, хромосом и/или их числа), могут быть различные факторы. Их обозначают как мутагены (лат. mutatio + genos – происхождение). По природе возникновения различают физические, химические и биологические мутагены. К физическим мутагенам относятся: ионизирующие излучения (например, а-, Р-, у-излучения, рентгеновское излучение, нейтроны); радиоактивные элементы (например, радий, радон, изотопы калия, углерода и т. д. как источники ионизирующего излучения); ультрафиолетовое излучение; чрезмерно высокая или низкая температура. Химические мутагены – самая многочисленная группа. К ним относятся: сильные окислители и восстановители (например, нитраты, нитриты, активные формы кислорода и т. д.); пестициды (например, фунгициды и гербициды); продукты переработки нефти; органические растворители; лекарственные препараты (например, цитостатики, иммунодепрессанты, дезинфи- - 12 - цирующие, психотропные и другие); некоторые пищевые добавки (например, ароматические углеводороды, цикломзты) и другие химические соединения. К биологическим мутагенам относят некоторые вирусы (например, кори, гриппа, краснухи), продукты обмена веществ и антигены некоторых микробов. По влиянию на организм можно выделить: летальные мутации (например, такая геномная мутация, как моносомия по аутосомам, у человека несовместима с нормальным развитием эмбриона); полулетальные мутации – мутации, значительно снижающие жизнеспособность организма, приводя к ранней смерти (например, пигментная ксеродерма); нейтральные мутации – мутации, не влияющие существенным образом на процессы жиз- недеятельности; положительные мутации – мутации, обеспечивающие организму новые полезные свойства. Типы мутаций. Мутации являются начальным звеном патогенеза наследственных болезней. В соответствии с уровнем организации наследственных структур различают генные, хромосомные и геномные мутации (рис.2). Генные мутации представляют собой молекулярные невидимые световом микроскопе изменения структуры ДНК. Мутация может быть выражена в виде замены основания в Кодоне (миссенс – мутация), в виде такого изменения кодонов, Которое приведет к остановке считывания информации (нонсенс – мутации) в виде нарушения считывания информации (сдвиг рамки считывания). Есть и другие типы генных мутаций. - 13 - Рис.2. Схема типов мутаций Принципиальным является тот факт, что генная мутация приводит к изменению генетической информации. В результате способности ДНК к конвариантной редупликации мутации могут передаваться от поколения к поколению, если их эффект не будет летальным. Определенная часть генных мутаций может быть отнесена к нейтральным мутациям, поскольку они не приводят к каким-либо изменениям фенотипа, например, за счет вырожденности генетического кода одну и ту же аминокислоту могут кодировать два триплета, различающиеся только по одному основанию. С другой стороны, один и тот же ген может изменяться (мутировать) в несколько различающихся состояний. Например, ген, контролирующий группу крови системы АВО, имеет три аллеля: О, А и В, сочетания которых определяют четыре группы крови. Группа крови системы АВО является классическим примером генетической изменчивости нормальных признаков человека. Причины поддержания нормальной генетической изменчивости будут рассмотрены в разделе «Генетический полиморфизм популяций». Другая часть генных мутаций приводит к синтезу дефектного белка, не способного выполнять свойственную ему функцию. Именно генные мутации обусловливают развитие большинства наследственных форм патологии. Болезни, обусловленные подобными мутациями, называют генными или моногенными болезнями, т. е. заболеваниями, разви- - 14 - тие которых детерминируется мутацией одного гена. К моногенным заболеваниям относятся: муковисцидоз, фенилкетонурия, гемофилия, нейрофиброматоз, миопатия Дюшенна-Беккера и многие другие заболевания. Геномные и хромосомные мутации являются причинами возникновения хромосомных болезней. Геномные мутации – это изменение числа отдельных хромосом (анеуплоидии) или плоидности (кратное гаплоидному числу) структурно неизмененных хромосом. Например, при синдроме Дауна или трисомии 21 в клетках больного обнаруживается 47 хромосом за счет появления «лишней» хромосомы 21. Основными механизмами, лежащими в основе анеуплоидии, являются нерасхождение хромосом во время клеточного деления при образовании половых клеток и утрата хромосом в результате «анафазного отставания», когда во время движения к полюсу одна из гомологичных хромосом может отстать от всех других негомологичных хромосом. Термин «нерасхождение» означает отсутствие разделения хромосом или хроматид в мейозе или митозе. Утрата хромосом может приводить к мозаицизму, при котором имеется одна эуплоидная (нормальная) клеточная линия, а другая — моносомная. Нерасхождение хромосом наиболее часто наблюдается во время мейоза (рис. 3). У человека по неизвестным пока причинам наиболее часто нерахождение обнаруживается по акроцентрическим хромосомам. Хромосомы, которые в норме должны делиться во время мейоза, остаются соединенными вместе и в анафазе отходят к одному полюсу клетки. Рис. 3. Схема нерасхождения хромосом в гаметогенезе и результаты оплодотворения Таким образом, возникают две гаметы, одна из которых имеет добавочную хромосому, а другая не имеет этой хромосомы. При оплодотворении - 15 - гаметы с нормальным набором хромосом гаметой с «лишней» хромосомой возникает трисомия (т. е. в клетке присутствуют три гомологичные хромосомы), при оплодотворении гаметой без одной хромосомы возникает зигота с моносомией. Если моносомная зигота образуется по какой-либо аутосомной (не половой) хромосоме, то развитие организма прекращается на самых ранних стадиях развития. Хромосомные мутации – это структурные изменения отдельных хромосом, как правило, видимые в световом микроскопе. В хромосомную мутацию вовлекается большое число (от десятков до нескольких сотен) генов, что приводит к изменению нормального диплоидного набора. Несмотря на то, что хромосомные аберрации, как правило, не изменяют последовательность ДНК в специфических генах, изменение числа копий генов в геноме приводит к генетическому дисбалансу вследствие недостатка или избытка генетического материала. Различают несколько вариантов хромосомных мутаций, среди которых наиболее частыми являются (рис.4): делеции – утрата части одной хромосомы; транслокации – перенос части хромосомы, как правило, на негомологичную хромосому; инверсии – переворот на 180° какого-либо участка хромосомы; дупликации – удвоение (или умножение) части хромосомы. Как внутрихромосомные (делеции, инверсии и дупликации), так и межхромосомные (транслокации) аберрации связаны с физическими изменениями структуры хромосом, в том числе с механическими «разломами» (рис. 4). Если хромосомная, геномная или генная мутация возникает в половых клетках здоровых родителей, то она может быть унаследована (т. е. передаться) потомкам, что приведет к возникновению наследственной болезни. Иная ситуация возникает, когда мутация происходит в соматических клетках, т. е. клетках тела. В этом случае заболевание развивается у индивида, в клетках которого произошла мутация, но не передается потомкам больного. - 16 - Рис. 4. Схема наиболее частых типов хромосомных аберраций: 1 – концевая; 2 – интерстициальная; 3 – перицентрическая (с захватом центромеры); 4 – парацентрическая (в пределах одного плеча хромосомы) Комбинативная изменчивость. Комбинативная изменчивость возникает вследствие случайной перекомбинации аллелей в генотипах потомков в сравнении с родительскими генотипами. Сами гены при этом не изменяются, но генотипы родителей и потомков различны. Комбинативная изменчивость может возникать как следствие: независимого расхождения хромосом в процессе мейоза; рекомбинации генов при кроссинговере; случайной встречи гамет при оплодотворении. Комбинативная изменчивость является главным источником наблюдаемого генетического разнообразия. Около 1/3 всех генов имеют более чем один аллель, т. е. являются полиморфными. Однако даже при наличии лишь небольшого числа локусов, содержащих по несколько аллелей, только при рекомбинации (вследствие перемешивания генных комплексов) возникает колоссальное множество уникальных генотипов. Так только при 10 генах, содержащих по четыре аллеля каждый, теоретическое число уникальных диплоидных генотипов составляет 10 млрд. Поскольку около 10000-12000 генов в геноме человека являются полиморфными, то только за счет рекомбинации - 17 - создается неисчерпаемое генетическое разнообразие человека. В свою очередь неповторимость генетической конституции во многом определяет особенности возникновения, развития, течения и исходов заболевания у каждого конкретного человека. 5. Изменчивость среди моно и дизиготных близнецов В 1875 году Ф. Галтон предложил использовать метод анализа близнецов для разграничения роли наследственности и среды в развитии различных признаков у человека. Существуют два типа близнецов. Близнецы одного типа ничем не отличаются от обычных детей, родившихся при разных беременностях. Такие дети называются неидентичными близнецами. Они появляются из двух разных яйцеклеток, оплодотворенных независимо двумя разными спермиями. Близнецы второго типа исключительно похожи друг на друга. Эти близнецы всегда одного пола. Такие дети получили название идентичных близнецов Причина их поразительного сходства заключена в том, что идентичные близнецы имеют совершенно одинаковый генотип. Идентичные близнецы исходно развиваются из одной яйцеклетки, которая после ее оплодотворения одним спермием делится на два бластомера, эти два бластомера разъединяются, и каждый из них дает начало отдельному эмбриону. Генетическая информация, внесенная в оплодотворенное яйцо ядрами яйцеклетки и спермия, благодаря митозу переходит в оба бластомера, которые развиваются затем как два зеркально подобных изображения. В результате можно выяснить роль генотипа и среды, а также, какова норма реакции у одинаковых генотипов. Иногда идентичные близнецы не разделяются полностью, а рождаются соединенными друг с другом; это так называемые сиамские близнецы. Встречаются всевозможные степени соединения, от почти полного разделения до почти полного слияния, когда разделенными остаются только головы или ноги. Иногда два близнеца различаются по величине тела и по степени развития: один может быть вполне нормальным, а другой - лишь частично сформировавшимся паразитом, прикрепленным к первому. - 18 - Внешнее сходство или различие близнецов не всегда является абсолютно надежным для решения вопроса о том являются они монозиготными или дизиготными. В качестве дополнительных методов используют исследования плаценты и метод трансплантации тканей. Установлено, что каждый из дизиготных близнецов имеет свои собственные оболочки - амнион и хорион, хотя при очень близкой имплантации зигот две плаценты могут срастись. Значительная часть монозиготных близнецов также имеет два хориона, два амниона, а некоторые имеют и по две плаценты. Все монохорионные близнецы являются однояйцевыми, а около 70% однояйцевых близнецов имеют один хорион. При определении типа зиготно сти используют также признаки, контролируемые одним геном, такие как группы крови и группы белков сыворотки. Последней "инстанцией", куда можно апеллировать при решении вопроса о типе зиготности, является трансплантация кожи. У монозиготных близнецов реципрокные трансплантанты приживаются, а у дизиготных - отторгаются. Статистическое изучение большого материала показывает, что однояйцевые близнецы встречаются примерно в 25% от общего числа двоен. На 1000 родов в среднем приходится 2-4 однояйцевых пар близнецов. В основе использования близнецов обоих типов для выяснения соотносительной роли генотипа и среды в реализации генетической информации лежат следующие соображения: 1. Поскольку однояйцевые близнецы имеют одинаковые генотипы, очевидно, что всякое несходство членов пары вызывается либо влиянием внутриутробной жизни, либо условиями, при которых протекало развитие близнецов после рождения. 2. Разнояйцевые близнецы обладают тем достоинством для генетических исследований, что на обоих членов пары одинаково действуют такие факторы, как возраст матери и число предыдущих родов. Монозиготные близнецы происходят из единой оплодотворенной яйцеклетки (зиготы), разделившейся на ранних стадиях развития на два изолиро- - 19 - ванных эмбриона. Поскольку монозиготные близнецы происходят из одной оплодотворенной яйцеклетки, их иногда называют однояйцовыми близнецами. Дизиготные близнецы возникают в случаях двойной овуляции (одновременного созревания двух яйцеклеток), когда каждая яйцеклетка оплодотворяется отдельным сперматозоидом. Именно поэтому дизиготных близнецов иногда называют двуяйцовыми близнецами. Дизиготные близнецы генетически сходны как два брата, или как две сестры, или как брат и сестра, т. е. они сходны между собой не более, чем братья и сестры, рожденные порознь. Монозиготные близнецы, поскольку они происходят из одной яйцеклетки, оплодотворенной одним сперматозоидом, всегда генетически идентичны. Эта характеристика монозиготных близнецов является важным условием не только для доказательства значения наследственных факторов в возникновении заболеваний, но и для оценки влияния наследственности и среды на формирование признака или возникновения заболевания. Различия между дизиготными близнецами по любому признаку могут возникать, как в результате внешнесредовых воздействий, так и как следствие их генетических различий или комбинаций. Различия между монозиготными близнецами возникают только в результате воздействия внешних факторов, поскольку они генетически идентичны. Если возникновение признака (или его отсутствие) в значительной степени зависит от генетической конституции, тогда у монозиготных (идентичных) близнецов совпадение (наличие или отсутствие признака) наблюдается гораздо чаще, чем у дизиготных близнецов. И, наоборот, если участие генетических факторов в возникновении (отсутствии) признака мало или несущественно, тогда частота похожести монозиготных близнецов не будет отличаться от частоты похожести дизиготных близнецов. Внутрипарное сходство близнецов (т. е. похожесть друг на друга) в отношении какого-либо признака носит название конкордантности. Конкордантность определяется как процент случаев, когда оба близнеца одной пары имеют (или не имеют) признак. Если один близнец из пары имеет признак (болен), а другой не имеет рассматриваемого признака (здоров), такие пары близнецов называются дискордантными. Например, при обследовании 100 пар идентичных - 20 - близнецов в 75 парах оба близнеца страдали конкретным заболеванием, в то время как в остальных 25 парах был болен только один близнец из пары. Таким образом, конкордантность в этом случае составила 75 %. Значение показателя конкордантности в значительной мере зависит от степени генетической детерминации признака (болезни) и типа наследования. Если признак (заболевание) полностью определяется наследственными факторами, то конкордантность монозиготных близнецов будет 100 %. Конкордантность дизиготных близнецов в данном случае зависит от типа наследования. Например, конкордантность дизиготных близнецов в случае аутосомно-доминантного типа наследования признака или болезни (при полной пенетрантности) составит 50%; когда признак (болезнь) определяется рецессивным геном, пенетрантность составит 25 % и т. д. Для всех перечисленных заболеваний конкордантность монозиготных близнецов выше конкордантности дизиготных близнецов, что свидетельствует о мультифакториальной природе, т. е. об участии генетических факторов в их возникновении. Вместе с тем следует подчеркнуть, что сама по себе высокая конкордантность еще не свидетельствует об участии генетических факторов в подверженности: для подобного вывода необходимы значимые различия между показателями конкордантности монозиготных и дизиготных близнецовых пар. Например, конкордантность моно- и дизиготных близнецов по заболеванию корью весьма высоки, однако отношение конкордантностей почти равно единице, что указывает на отсутствие генетической компоненты в предрасположенности к данному заболеванию в отличие от подверженности к другому инфекционному заболеванию – туберкулезу. Понимание мультифакториальной природы конкретных заболеваний и знание факторов риска для них позволяет разрабатывать и применять эффективные мероприятия по их предупреждению. Для некоторых заболеваний именно профилактика, основанная на устранении внешних влияний, является решающей в снижении риска их развития. Например, в семьях с повторными случаями рака легкого отказ от курения многократно снижает риск возникновения заболевания. - 21 - Другим примером эффективности профилактических мероприятий может служить ишемическая болезнь сердца или гипертоническая болезнь. Благодаря соблюдению соответствующей диеты с низким содержанием жиров и углеводов, правильной организации режима труда и отдыха можно надолго задержать развитие болезни или предотвратить тяжелые ее проявления. Понимание природы болезней с наследственной предрасполо- женностью позволило уже сегодня идентифицировать (выявлять) главные гены предрасположенности к конкретным заболеваниям и оценить патогенетическую значимость продуктов подобных генов, таких как, например, холестерин, иммуноглобулин Е, фактор VIII свертывания крови и др. Это может оказаться решающим в разработке и внедрении принципиально новых методов профилактики и лечения таких распространенных заболеваний как онкологическая патология, бронхиальная астма, сахарный диабет, гипертоническая болезнь и многие другие широко распространенные болезни. - 22 - Заключение Различают два вида изменчивости: наследственную и ненаследственную. Первая имеет отношение к изменениям в наследственном материале, вторая является результатом реагирования организма на условия окружающей среды. Явления изменчивости, как и наследственности, у человека являются предметом генетики человека на всех уровнях его организации: молекулярном, хромосомном, клеточном, организменном и популяционном. Прогресс в понимании причин и источников наблюдаемой изменчивости у человека, в том числе и патологической, в значительной мере обязан медицинской и клинической генетике. Исходным фактором, определяющим развитие любого признака, является генотип. Особенности генотипа организма формируются в момент оплодотворения, однако степень последующего развития некоторых признаков в значительной мере зависит от внешних факторов, воздействующих на организм во время его развития. Известны два типа близнецов: первый тип – монозиготные близнецы; второй - дизиготные близнецы. Монозиготные близнецы происходят из единой оплодотворенной яйцеклетки (зиготы), разделившейся на ранних стадиях развития на два изолированных эмбриона. Характеристика монозиготных близнецов является важным условием не только для доказательства значения наследственных факторов в возникновении заболеваний, но и для оценки влияния наследственности и среды на формирование признака или возникновения заболевания. Различия между дизиготными близнецами по любому признаку могут возникать, как в результате внешнесредовых воздействий, так и как следствие их генетических различий или комбинаций. Различия между монозиготными близнецами возникают только в результате воздействия внешних факторов, поскольку они генетически идентичны. Если возникновение признака в значительной степени зависит от генетической конституции, тогда у монозиготных близнецов совпадение наблюдается гораздо чаще, чем у дизиготных близнецов. - 23 - Список использованной литературы 1. Бочков Н. П. Клиническая генетика. – М.: Медицина, 1997 2. Бочков Н.П. Медицинская генетика. – М.: Мастерство, 2004 3. Горбунова В. Н. Молекулярные основы медицинской генетики. – СПб.: Интермедика, 1999; 4. Гофман-Кадочников П. Б., Петров Д. Ф. Биология с общей генетикой. – М.: Медицина, 1966; 5. Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология: В 3-х т. – М.: Мир, 1990; 6. Гуляев Г. В. Генетика. — М.: Медицина, 1997; 7. Дубинин Н. П. Общая генетика. — М.: Наука, 1986; 8. Захаров А. Ф., Бенюш В. А., Кулешов Н. П., Барановский Л. И. Хромосомы человека. — М.: Медицина, 1982; 9. Наследственные синдромы и медико-генетическое консультирование /Под. ред. С. И. Козлова, Н. С. Демикова, Е. Семанова, О.Е.Блинникова. – М.: Практика, 1996; 10. Пузырев В. П., Степанов В. А. Патологическая анатомия генома человека. – Новосибирск: Наука, 1997; 11. Рис Э., Стернберг М. От клеток к атомам. – М.: Мир, 1988; 12. Фогель Ф., Мотульский А. Генетика человека: в 3 томах. – М.: Мир, 1989 13. Харпер П. Практическое медико-генетическое консультирование. – М.: Медицина, 1994