§ 1. Генеалогический, близнецовый и цитогенетические методы антропогенетики

Изучение генеалогии (от греч. генос - происхождение) - составление родословных схем как метод генетических исследований. Метод этот применим, когда известны хотя бы некоторые родственники первичного пациента, или пробанда (его в родословных отмечают стрелкой). В родословных человека при браке обозначение мужчины ставят слева и отмечают квадратиком, обозначение женщины ставят справа и отмечают кружочком.

Рис. 39. Обозначения, принятые в родословных схемах

Римскими цифрами сверху вниз нумеруют поколения, а арабскими слева направо - последовательность родившихся сибсов. Все остальные символы родословных изображены на рис. 39.

Рис. 40. Родословная по аутосомно-доминантному признаку - полидактилия. Верхние цифры - число пальцев на руках, нижние цифры - число пальцев на ногах

В качестве примера родословных схем приведем наследование аутосомно-доминантного признака - полидактилии (рис. 40) и аутосомно-рецессивного - фенил-кетонурии (рис. 41).

Рис. 41. Родословная по аутосомно-рецессивному признаку - фенил-кетонурия (показано проявление патологии у потомков двоюродных сибсов - этот брак выделен жирной линией)

Другой важный метод антропогенетики - близнецовый - позволяет оценить роль среды и генотипа на формирование фенотипа.

Рис. 42. Однояйцевые близнецы (ОБ) - сестры Элеонора и Людмила К

Различают два вида близнецов: разнояйцевых (РБ) и однояйцевых (ОБ) (рис. 42).

Разнояйцевые близнецы - РБ происходят из двух (дизиготные) или более зрелых яйцеклеток, выделившихся одновременно во время овуляции и оплодотворенных разными сперматозоидами. В результате этого рождаются сибсы разного или одного пола, похожие или отличающиеся друг от друга, как прочие дети одних и тех же родителей.

Около четверти близнецов составляют ОБ - однояйцевые, идентичные, или монозиготные, близнецы непременно одного пола и наследственно эквивалентны^*. Они имеют единый генотип, так как развивались из одного яйца, оплодотворенного одним сперматозоидом.

^* (Если только в одном из зародышей не возникает после оплодотворения соматической мутации.)

Отец всем известного композитора Иоганна Себастьяна Баха имел брата близнеца. Они были ОБ и так похожи друг на друга, что даже близкие путали их. Оба музыкально одаренные, они одинаково играли и развивали музыкальную тему, сочиняя музыку. Одинакова была их речь.

Такими же схожими были дирижеры братья Гейнц. Сходство их было настолько велико, что не только публика, но и оркестранты не замечали этого, когда один из братьев заменял другого.

Различия между ОБ могут быть связаны, следовательно, с влиянием внешней среды. Бывают случаи, когда члены одной и той же семьи с детства попадают в различные условия. Если это происходит с ОБ, то такая ситуация представляет для генетики идеальную возможность определить степень влияния среды на возникновение фенотипических различий. Всестороннее изучение близнецов может существенно расширить знания о генетике человека, позволяет оценить роль среды в фенотипических проявлениях признаков.

Изучая наследственность с помощью близнецового метода, прежде всего сопоставляют конкордантность (идентичность близнецов по определенному признаку) ОБ и РБ. Степень конкордантности определяется общностью проявления изучаемого признака или признаков. Например, конкордантность как ОБ, так и РБ очень велика по заболеванию корью, так как один близнец легко передает возбудителя заболевания при контакте другому. Однако туберкулез, рахит, коллагенозы (ревматизм), ангины, гипертония, атеросклероз, паралитическая форма полиомиелита, проказа подтверждают значительно более высокую конкордантность монозиготных близнецов по сравнению с дизиготными.

В 100% случаев ОБ конкордантны по групповым принадлежностям крови, слюны и тканей; в 81 % - по дактилоскопическому узору; в 99,5% - по форме волос; в 75% - по цвету кожи, ресниц, бровей, форме носа, цвета радужки глаз; в 50% случаев - по заболеванию туберкулезом.

Было обнаружено, что у идентичных близнецов конкордантность по заболеванию сахарным диабетом наблюдалась в 42% случаев (в то время как у разнояйцевых близнецов всего в 12%), по ишемии^* - 44% (у РБ - 14%), по ревматизму - 37% (у РБ - 6,6%), по гипертонии - 32% (у РБ - 10%).

^* (Ишемия (от греч. ишиен - задерживать, гема - кровь) - малокровие, меньшее снабжение кровью сердечной мышцы.)

Еще большее совпадение встречается при анализе психических заболеваний. Например, маниакально-депрессивный психоз у обоих ОБ наблюдается в 96% (у РБ в 19%) случаев, а умственная отсталость - в 97.% (в 37% у РБ) случаев.

Важным методом антропогенетики является цитогенетический метод, цитологический анализ кариотипа. Он применяется как диагностический тест при выраженных хромосомных синдромах^* - трисомиях, полисомиях, моносомиях (см. главу VII, § 8, 9), при тяжелых психических расстройствах, при первичной аменореи (отсутствие менструаций), при спонтанных абортах. Последние в 20-60% случаев связаны с хромосомными аномалиями.

^* (Синдром (от греч. син - с, вместе, дроме - идущие) - группа признаков, объединенных общим патологическим состоянием.)

Цитологические исследования на современном уровне развития науки позволяют произвести экспериментальные исследования в области изучения влияния внешней среды (ионизирующего излучения, химических мутагенов) на человека путем применения удачной модели - лейкоцитов крови человека. Для этого берут кровь у здоровых доноров в возрасте 20-40 лет и, подвергая ее действию различных факторов in vitro, наблюдают появление хромосомных аберраций. Экстраполируя эти наблюдения, можно установить наследственный характер нарушений у человека.

Об изучении кариотипов и составлении кариограмм в постэмбриональном периоде мы говорили в § 6 главы II.

Исследуются хромосомные наборы эмбрионов (спонтанные аборты - самопроизвольные выкидыши), мертворожденных детей и детей умерших вскоре после рождения.

В некоторых случаях при высокой степени риска (14-16%) проявления тяжелого наследственного недуга производят амниоцентоз - кариологическое исследование амниотической жидкости плода внутри материнской утробы (метод этот может быть чреват осложнениями в виде опасных кровотечений в 2% и выкидыша в 0,2-0,3% случаев).

При помощи ультразвука обнаруживают место нахождения амниона, куда вводят иглу шприца. В шприц набирают амниотическую жидкость, которую затем центрифугируют. Отделяют клетки, выращивают их в культуре и приготовляют кариограмму. При неблагоприятном ответе матери предлагают прервать беременность.

Биохимические методы изучения наследственности человека помогают обнаружить ряд заболеваний обмена веществ при помощи, например, исследования биологических жидкостей (крови, мочи, амниотической жидкости) путем качественного или количественного анализа. Ранняя диагностика и применение различных диет (на первых этапах постэмбрионального развития) позволяют излечить заболевание или хотя бы облегчить состояние больных с некоторыми наследственными неполноценными ферментативными системами.

Так соприкасаются методы цитогенетических и онтогенетических исследований.