ВВЕДЕНИЕ
близнецовый психогенетический наследственность генотип
Психогенетика - наука о наследственности и изменчивости психических свойств, возникшая на стыке психологии и генетики.
Основными методами психогенетики являются: популяционный, генеалогический, метод приемных детей и метод близнецов.
Метод близнецов является одним из наиболее информативных. Он основан на том, что монозиготные (однояйцевые) близнецы имеют идентичный генотип, дизиготные (двуяйцевые) - неидентичный. При этом члены близнецовых пар любого типа должны иметь сходную среду воспитания, тогда большее внутрипарное сходство монозиготных близнецов по сравнению с дизиготными может свидетельствовать о наличии наследственных влияний на изменчивость изучаемого признака. Существенное ограничение этого метода состоит в том, что сходство собственно психологических признаков монозиготных близнецов может иметь и негенетическое происхождение.
Первая попытка использовать близнецов для решения проблемы "природа и воспитание" принадлежит, как уже говорилось, Ф. Гальтону, который интуитивно предугадал то, что стало научной истиной и серьезным методом исследования лишь спустя несколько десятилетий.
Увлечение близнецами было довольно характерным явлением в науке конца XIX - начала XX в. Изучали их биологию, патологию, происхождение и т.д. Близнецовые работы находим мы и у многих известных психологов того времени; например, Э. Торндайк исследовал 15 пар близнецов и их одиночнорожденных братьев и сестер по ряду тестов, включавших арифметические, словарные и т.д.; корреляции сиблингов по этим тестам колебались в пределах 0,3-0,4, а близнецов - 0,71-0,90. Результаты исследования привели Торндайка к выводу о выраженной роли наследственности в психических особенностях. Однако в данном случае сопоставлялась группа близнецов в целом с группой одиночнорожденных, т.е. близнецовый метод в его современном виде еще не оформился.
Первой же, очевидно, психогенетической работой, выполненной по близкой к современной схеме метода, было исследование С. Мерримана. Он диагностировал интеллект тестом Стенфорд-Бине у близнецов 5-9 и 10-16 лет, выделив среди них два типа: "дупликатные" и "братские". Оказалось, что сходство однополых близнецов существенно выше (0,87), чем разнополых, а у последних оно такое же, как у сиблингов (около 0,50). Мерриман считал, что более высокое сходство однополых пар объясняется включением в эту группу "дупликатных" близнецов. Следовательно, было необходимо разделить выборку однополых близнецов на два типа, для чего ученый предложил использовать критерии физического сходства. Выяснилось, что выделенная таким способом подгруппа близнецов, т.е. однополые и похожие настолько, что их путали, имела внутрипарную корреляцию по баллам IQ, равную 0,99.
Современный метод близнецов выглядит следующим образом. Существуют два типа близнецов - монозиготные (МЗ) и дизиготные (ДЗ). Монозиготные близнецы развиваются из одной яйцеклетки, оплодотворенной одним спермием, т.е. из одной зиготы. В норме из зиготы у человека развивается один плод, но по каким-то причинам, до сих пор науке не совсем ясным (точнее, их, очевидно, несколько), иногда на ранних стадиях деления зигота дает начало двум эмбриональным структурам, из которых далее развиваются два полноценных человеческих организма. При этом законы деления зиготы таковы, что каждый эмбрион получает точную половину родительских генов;
МЗ близнецы - единственные люди на Земле, имеющие одинаковые наборы генов. Дизиготные близнецы, с точки зрения генетической, - сиблинги, родные братья и сестры. Они развиваются из двух оплодотворенных яйцеклеток, т.е. из двух зигот; отличие от обычной нормы заключается только в одновременном развитии и рождении двух, а не одного ребенка. ДЗ имеют в среднем, как и сиблинги, 50% общих генов, причем, хотя это количество может сильно колебаться, подавляющее большинство ДЗ пар имеют 45-55% таковых
Ограничения метода близнецов связаны с двумя группами факторов: пре- и постнатальными. Первые - пренатальные - факторы заключаются в следующем. В зависимости от того, как рано зигота начала делиться на две эмбриональные структуры, МЗ близнецы могут иметь разные сочетания околоплодных оболочек: раздельные амнионы, но один хорион; обе оболочки могут быть раздельными и т.д. В некоторых случаях, а именно когда пара МЗ близнецов развивается в одном "комплекте" оболочек, может сложиться ситуация, в которой один близнец будет иметь лучшее кровоснабжение, чем другой. Это приведет к большей зрелости и большему весу при рождении, а потом - к лучшему развитию этого близнеца в начальном периоде онтогенеза.
Этот метод заключается в изучении закономерностей наследования признаков в парах одно- и двуяйцевых близнецов. Он предложен в 1875 г. Гальтоном первоначально для оценки роли наследственности и среды в развитии психических свойств человека. В настоящее время этот метод широко применяют в изучении наследственности и изменчивости у человека для определения соотносительной роли наследственности и среды в формировании различных признаков, как нормальных, так и патологических. Он позволяет выявить наследственный характер признака, определить пенетрантность аллеля, оценить эффективность действия на организм некоторых внешних факторов (лекарственных препаратов, обучения, воспитания).
Суть метода заключается в сравнении проявления признака в разных группах близнецов при учете сходства или различия их генотипов. Монозиготные близнецы, развивающиеся из одной оплодотворенной яйцеклетки, генетически идентичны, так как имеют 100% общих генов. Поэтому среди монозиготных близнецов наблюдается высокий процент конкордантных пар, в которых признак развивается у обоих близнецов. Сравнение монозиготных близнецов, воспитывающихся в разных условиях постэмбрионального периода, позволяет выявить признаки, в формировании которых существенная роль принадлежит факторам среды. По этим признакам между близнецами наблюдается дискордантность, т.е. различия. Напротив, сохранение сходства между близнецами, несмотря на различия условий их существования, свидетельствует о наследственной обусловленности признака.
Сопоставление парной конкордантности по данному признаку у генетически идентичных монозиготных и дизиготных близнецов, которые имеют в среднем около 50% общих генов, дает возможность более объективно судить о роли генотипа в формировании признака. Высокая конкордантность в парах монозиготных близнецов и существенно более низкая конкордантность в парах дизиготных близнецов свидетельствуют о значении наследственных различий в этих парах для определения признака. Сходство показателя конкордантности у моно и дизиготных близнецов свидетельствует о незначительной роли генетических различий и определяющей роли среды в формировании признака или развития заболевания. Достоверно различающиеся, но достаточно низкие показатели конкордантности в обеих группах близнецов дают возможность судить о наследственной предрасположенности к формированию признака, развивающегося под действием факторов среды.
Установление соотносительной роли наследственности и среды в развитии различных патологических состояний позволяет врачу правильно оценить ситуацию и проводить профилактические мероприятия при наследственной предрасположенности к заболеванию или осуществлять вспомогательную терапию при его наследственной обусловленности.
Трудности близнецового метода связаны, во-первых, с относительно низкой частотой рождения близнецов в популяции (1:86-1:88), что осложняет подбор достаточного количества пар с данным признаком; во-вторых, с идентификацией монозиготности близнецов, что имеет большое значение для получения достоверных выводов.
Для идентификации монозиготности близнецов применяют ряд методов. 1. Полисимптомный метод сравнения близнецов по многим морфологическим признакам (пигментации глаз, волос, кожи, форме волос и особенностям волосяного покрова на голове и теле, форме ушей, носа, губ, ногтей, тела, пальцевым узорам). 2. Методы, основанные на иммунологической идентичности близнецов по эритроцитарным антигенам (системы АВО, MN, резусу), по сывороточным белкам (?-глобулину). 3. Наиболее достоверный критерий монозиготности предоставляет трансплантационный тест с применением перекрестной пересадки кожи близнецов.
Несмотря на трудоемкость близнецового метода и возможность ошибок при определении монозиготности близнецов, высокая объективность выводов делает его одним из широко применяемых методов генетических исследований у человека.
Разновидности метода близнецов.
С помощью определенных разновидностей близнецового метода можно решать и собственно психогенетические задачи, и иные, не относящиеся непосредственно к проблеме наследственности и среды (т.е. не выделяющие тот и другой компонент дисперсии), но либо использующие близнецовые пары как информативную модель, либо изучающие их как особую популяцию и тем самым обслуживающие сам метод (например, тестирующие гипотезу о равенстве средовых влияний в парах МЗ и ДЗ близнецов).
Основных разновидностей метода четыре: разлученных близнецов, семей МЗ близнецов, контрольного близнеца, близнецовой пары. Первые две позволяют решать генетические задачи, две других используются для иных целей.
Метод разлученных близнецов заключается в оценке внутрипарного сходства исследуемого признака у близнецов, разлученных в детстве и, следовательно, воспитывавшихся в разных средах. Наибольшую ценность представляют пары МЗ близнецов (МЗр), разлученных в первые месяцы или годы жизни; два генетически одинаковых человека растут в разных средовых условиях; тогда их сходство, если оно констатируется, не может быть объяснено сходством среды, а получаемые корреляции есть непосредственная мера наследуемости признака. Это - своеобразный "критический эксперимент" психогенетики.
Метод семей МЗ близнецов, или метод монозиготных полусиблингов, заключается в сопоставлении детей в семьях, где матери или отцы являются монозиготными близнецами. Эти дети имеют весьма своеобразный генетический статус: тетя (или дядя) с точки зрения генетической - то же самое, что мать (или отец), т.е. они, не будучи сиблингами, не являются и двоюродными братьями и сестрами, поскольку имеют только по одному генетически различающемуся родителю, поэтому их именуют полусиблингами.
Главная задача, для решения которой этот вариант метода дает ценный материал, состоит в выявлении так называемого материнского эффекта. Этим термином обозначается преимущественное влияние матери на фенотип потомков, возникающее не только благодаря передаче генов, но и по иным причинам, к которым относятся и психологические, постнатальные факторы (идентификация ребенка с матерью, особенности их взаимодействия), и биологические, внутриутробные (состояние материнского организма во время беременности, цитоплазматическая наследственность).
Наличие материнского эффекта в психологической черте должно проявиться в большем сходстве детей, имеющих матерей - МЗ близнецов, по сравнению с детьми, у которых отцы-МЗ близнецы.
Особый интерес вызывают эффекты цитоплазматической наследственности, которые можно обнаружить (в психологических признаках человека) пока только таким путем. Дело в том, что, помимо генов, заключенных в хромосомах ядра клетки, носителями наследственной информации являются некоторые структуры, находящиеся вне ядра, в цитоплазме клетки (соответственно эти два вида наследственности и называются "ядерной", или "хромосомной", и "цитоплазматической").
Объем цитоплазмы в женской яйцеклетке не сопоставим с ее объемом в сперматозоиде: по некоторым данным, в яйцеклетке он во много тысяч раз больше, чем в спермии, состоящем практически полностью из ядра и оболочки. Вот почему все передающееся потомству через цитоплазматические структуры идет от матери - это и есть генетический материнский эффект.
Помимо материнского эффекта эта экспериментальная модель позволяет более детально изучить феномен ассортативности, т.е. неслучайного подбора супружеских пар (похожи ли супруги у генетически одинаковых людей?), и сцепление с полом. В последнем случае полусиблинги-мальчики должны быть более похожими, если монозиготы - их матери (поскольку свою единственную Х-хромосому каждый из них получит от генетически идентичных женщин), и менее похожими - если отцы. У девочек-полусиблингов картина должна быть обратной.
Метод контрольного близнеца (взаимоконтроля близнецов, контроля по партнеру, близнеца-свидетеля) основан на том, что МЗ близнецы, - генетически одинаковые люди, имевшие общую эмбриональную и в обычных условиях семейную среду, - являются идеальным контролем друг к другу. Если группу МЗ близнецов разделить на две выборки так, чтобы в каждую вошли по одному близнецу из каждой пары, то исследователь получит уникальную ситуацию - две выборки, уравненные и по генетической конституции, и по основным средовым (общесемейным) параметрам. Метод близнецовой пары. Еще в 30-х годах появились работы, в которых рассказывалось об особой психологической ситуации в парах близнецов, особом "эффекте пары", или "эффекте близнецовости". Они были выполнены и в психоаналитической традиции, и в психологии развития, и, специально, в русле психогенетических исследований. Основными характеристиками этой особой психологической ситуации являются две борющиеся тенденции: к идентификации со своим соблизнецом и, наоборот, к индивидуализации каждого члена пары. Первая приводит к ощущению себя сначала членом пары и лишь затем - отдельной личностью; вторая, в крайних случаях, может привести к выраженным конфликтным отношениям близнецов, своеобразному протесту против "второго - такого же". С возрастом первая тенденция обычно ослабевает, уступая место второй, причем у близнецов-мужчин данный процесс происходит легче, чем у женщин.
С помощью этого варианта метода решаются две задачи. Первая из них - общепсихологическая: поскольку индивидуум существует только внутри некоторых систем связей (например, в диаде) и "в этом смысле можно сказать, что мы все "близнецы", постольку близнецовая пара, особенно генетически идентичные МЗ близнецы, может быть прекрасной моделью для изучения процессов индивидуализации, влияния конкретных средовых (внутрипарных и семейных) факторов на формирование тех или иных психологических черт и т.д. Вторая задача по существу есть проверка, во-первых, валидности самого близнецового метода, а также постулата о равенстве средовых влияний в парах МЗ и ДЗ близнецов и, во-вторых, вопроса о том, репрезентативна ли среда близнецов среде, в которой развиваются одиночнорожденные дети. Если условия развития и жизни близнецов высоко специфичны, имеют собственные, только им присущие закономерности, то близнецы перестают быть выборкой, репрезентативной общей популяции, и не могут быть использованы для изучения общих закономерностей.
К двум указанным задачам необходимо, на наш взгляд, добавить третью, связанную с жизнью самих близнецов. Чрезмерная, не компенсируемая идентификация себя со своим соблизнецом, или пары как целого, как особой "единицы", приводящая к отсутствию личной идентичности, может стать причиной формирования личностных черт, затрудняющих социальную адаптацию и в детстве, и во взрослом возрасте. Кроме того, отмеченные еще Р. Заззо и затем А. Р. Лурия особенности речевого развития близнецов, точнее формирование примитивной, синпрактической речи ("криптофазия", по Заззо), может привести к отставанию и в общем интеллектуальном развитии. Поэтому изучение специфических психологических характеристик близнецовой пары необходимо и для проведения консультационной работы с родителями, имеющими детей-близнецов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Близнецовый метод и его разновидности является одним из немногих экспериментальных методов исследования влияния среды и генотипа на психологические характеристики. Как и все остальные экспериментальные методы психогенетики (семейный метод, метод приемных детей, анализ родословных), он не является методом, позволяющим с полной уверенностью разделить влияние генотипа и среды на исследуемые характеристики. Исключением является метод разлученных близнецов, но по вполне понятным причинам его использование на практике весьма ограничено. Поэтому, как и при использовании других экспериментальных схем, следует с определенной осторожностью подходить к интерпретации экспериментальных данных полученных близнецовым методом и проводить верификацию полученных данных всеми возможными способами, например путем сравнения с данными, полученными другими методами.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- 1. Равич-Щербо И. В., Марютина Т. М., Григоренко Е. Л. "ПСИХОГЕНЕТИКА" Москва 2000
- 2. Ярыгин В.Н., Васильева В.И., Волков, В.В. Синелыцикова И.Н. "БИОЛОГИЯ" Москва "Высшая школа" 2003
- 3. http://ru.wikipedia.org/wiki/Психогенетика
- 4. http://psylist.net/praktikum/39.htm
Который основан на принципах сопоставления индивидуальных признаков близнецов с целью выявления степени влияния среды и генетики на формирование личности.
Предыстория
Ф. Гальтон был первым, кто основал этот метод в 1875 году. В своей статье об истории близнецов как критерии относительности в культурном и генетическом подходах он рассматривал их как инструмент исследования с целью нахождения индивидуальных отличий в разрезе влияния биологических факторов и факторов окружающей среды на формирование личности. Однако до него были высказаны некоторые мысли о таком методе исследования. После выхода его статьи научные сотрудники всего мира подвергли критике его позицию, намекая на «глубокие логические изъяны» его теории. Сходства внешние (биологические) и внутренние (психологические) трудно разделить по природе их формирования и утверждать, под следствием чего формируется тот или иной признак. Роль наследственности и социальной среды в формировании личности - вот тот проблемный аспект, ради которого был изобретен близнецовый метод исследования.
Уже с середины 20-х годов ХХ столетия психологи стали разрабатывать и использовать усовершенствованные механизмы и методы исследования близнецов. Основной нововведенный способ заключается в сравнении свойств однояйцевых и двуяйцевых пар. При сравнении, если однояйцовые близнецы более схожи по изучаемому личностному свойству, чем двуяйцовые, то, вероятнее всего, эта черта в большей степени передается по наследству. Такие исследования применяются все чаще, а поле проблем достаточно велико.
История близнецовых исследований в России
Первое исследование близнецов было проведено в 1900 году С. А. Сухановым. Он изучал особенности развития психоза. В дальнейшем в 30-е годы ХХ века такими исследованиями начали существенно заниматься в Медико-биологическом институте. Этот метод стал ключевым в сфере генетической психофизиологии. В 1972 году в связи с этим была открыта первая лаборатория, где близнецовый метод генетики был центральным для изучения вопросов генетической наследственности.
Основным направлением исследований Медико-биологического института было изучение роли влияния генетики и среды на этиологию болезней. Сотрудники непосредственно занимались изучением таких болезней, как: бронхиальная астма (Н. Н. Малкова), Базедова болезнь (И. А. Рывкин), язва желудка и двенадцатиперстной кишки (А. Е. Левин), диабет (С. Г. Левит). Исследователи института получили довольно интересные данные о влиянии наследственности на формирование психофизиологических особенностей в детском возрасте (Л. Я. Босик), особенностей распределения показателей на электрокардиограмме (И. Б. Кабаков). Здесь также было уделено большое внимание разработке математико-статистического аппарата для анализа результатов по близнецовому методу исследования (М. В. Игнатьев).
При институте проводились изучение наследственной обусловленности когнитивных функций (разных видов памяти, психического развития, внимания, интеллекта). Главным образом исследователи изучали особенности активного влияния на человека посредством обучения. Для этого чаще всего использовали метод контрольного близнеца, с помощью которого проверялась эффективность методов обучения на другом (экспериментальном) испытуемом (грамота, развитие деятельности дошкольника и другие). Результаты таких исследований показали, что тренировка повторения наглядных манипуляций с объектами не давала ожидаемого эффекта на скорость обучения дошкольников и не развивала деятельность ребенка дошкольного возраста.
Такие отечественные исследователи, как Т. А. Пантелеева, И. В. Равич-Щербо, Г. А. Шибаровская и Т. В. Василец, занимались изучением отличий в свойствах нервной системы близнецов. Изучение сонорно-моторных реакций стало предметом исследований для Т. А. Пантелеева и С. Б.Малых. Исследованием психологических отличий близнецов занимались в основном В. В. Семенов, Н. В. Искольдский и другие.
Основная характеристика близнецового метода
Близнецы - это фактически идеальный объект для проведения психогенетических исследований. Особенностями этого метода являются в основном две вещи: подбор испытуемых посредством сравнения их генетического материала (должно быть наиболее точное совпадение), а также центральный вопрос исследования - то свойство, которое нужно изучить и найти отличия.
Первая составляющая наиболее сложна для подбора. Ведь различают два типа близнецов: монозиготные (MZ) и дизиготные (DZ). Монозиготные - это однояйцевые и происходят от одной и той же зиготы (единый общий генетический материал), а дизиготные рождаются из разных зигот (разный генетический набор). Монозиготные близнецы встречаются реже, чем дизиготные. Сравнивая результаты внутрепарных корреляций этих двух категорий, можно непосредственно выяснить влияние генотипа на особенности развития того или иного изучаемого признака. Однако для выявления закономерностей влияния внешней среды на признак необходимо делать подборку выборки из монозиготных близнецов. Это сделает исследование чище и позволит избежать влияния побочных факторов на результаты эксперимента.
Главной проблемой близнецового метода считается подборка испытуемых по фенотипическим показателям. В 1924 году Г. Сименс предложил использовать метод для оценки уровня зиготности - полисимптоматический метод сравнивания сходства близнецов и отнесения их к той или иной группе (моно- или дизиготные близнецы).
Особенности проведения близнецового метода
Близнецовый метод используется в науке все чаще, поэтому важно учитывать особенности его проведения. Для того чтобы впыолнить его, необходимо учитывать два основных фактора: среду развития и отсутствие различий между близнецами. Если пренебречь фактором среды, то можно нарушить внутреннею валидность исследования. К примеру, разное поведение родителей по отношению к близнецам может привести к ложным выводам о влиянии среды на исследуемый признак (кроме случая, если это не является предметом исследования). Если же пренебречь уровнем сходства между близнецами, это повлияет на внешнюю валидность исследования, так как, не установив этот фактор, невозможно будет узнать о генетической составной влияния на формирование исследуемого признака.
Источники смешения влияния переменных в исследованиях близнецовым методом
Первым источником ошибок таких исследований является среда воспитания моно- и дизиготных близнецов. Она обычно разная, так как установлено, что родители таких детей совершенно по-разному к ним относятся в силу их внешних отличий. Монозиготные близнецы выглядят одинаково, поэтому родители относятся к ним одинаково. А вот при воспитании дизиготных мама и папа стараются отметить их отличия. Поэтому этот фактор наиболее влияет на смещение результатов эксперимента, и его необходимо контролировать как вероятную побочную переменную.
Вторым источником ошибок является уровень генетического сходства, этот фактор должен быть четко определен перед началом проведения эксперимента. Не проконтролировав его, можно получить недостоверные выводы, что не будут соответствовать реальной картине изучения научной проблематики.
Классический метод
Этот близнецовый метод исследования проводится путем сопоставления результатов изучения моно- и дизиготных близнецов. В его основу заложено сравнение внутрипарных корреляций этих двух видов с учетом результатов лонгитюдного наблюдения (длительное изучения поведения близнецов). По итогам такого типа эксперимента проще установить достоверные закономерности в изменениях вклада среды и фенотипа в ходе онтогенетического развития испытуемых.
Метод контрольного близнеца
Этот метод преимущественно используется для изучения влияния детерминант из среды на конкретный психологический признак. Его можно применять только в том случае, если определено точное сходство между двумя монозиготными близнецами. Эти пары разделяются, где первый определяется в экспериментальную группу, а второй - в контрольную. Далее, после завершения эксперимента, установляются достоверные отличия во влиянии на экспериментальную выборку при сравнении с показателями в контрольной. Если такие отличия найдены, тогда эффективность эксперимента достоверна.
Метод разлученных близнецов
Наиболее жестокий близнецовый метод в психологии. Объектом таких исследований становятся моно- и дизиготные близнецы, которые были разлучены в раннем детстве и не знают о существовании друг друга. Сходство таких детей обусловлено только генотипом, а среда обитания и ее влияние совсем разные. Такие случаи крайне редки, поэтому таких исследований единицы. Здесь невозможно проконтролировать влияние побочных переменных, а выборка не всегда может быть достаточной для того, чтобы сделать достоверные выводы.
Метод близнецовых семей
Он совмещает в себе семейный и близнецовый виды исследований. Чаще всего используется при изучении влияния наследственности на развитие психических заболеваний. Близнецовый метод изучения наследственности человека направлен на исследование членов семей взрослых близнецов и их детей. Благодаря этому методу, можно изучить роль “материнских” или “отцовских” эффектов влияния на психологическое развитие детей - не близнецов.
Метод одиночных близнецов
Объектом такого метода изучения становятся одиночные близнецы, которые выжили в едином числе после родов. Он хорош для выявления роли перинатального развития на последующий онтогенетический процесс развития личности ребенка. Такой близнецовый метод исследования проводится путем наблюдения и помогает проследить психологические особенности «близнецовой ситуации» и пронаблюдать за влиянием других детерминант. Используется как дополнение к классическому близнецовому методу.
Преимущества близнецового метода
Существует множество научных позиций по поводу эффективности близнецового метода. Некоторые исследователи склонны считать его невалидным, однако история его применения в практике говорит сама за себя. Совокупность всех психофизиологических методов вместе с этим делает возможным решить довольно широкий спектр вопросов. Поэтому близнецовый метод используется в сфере общей, дифференциальной, возрастной, педагогической психологии. Также он применяется во многих других отраслях, которые не связаны с психологическими исследованиями (генетика, физиология, биология и другие). Близнецовый метод исследования, несмотря на критику, является широко применяемым во многих областях науки и позволяет выявить индивидуально-психологические отличия и ключевые детерминанты психологического развития личности.
ПОПУЛЯЦИОННО-СТАТИСТИЧЕСКИЙ МЕТОД
Метод находит широкое применение в клинической генетике, т.к. внутрисемейный анализ заболеваемости неотделим от изучения наследственной патологии как в станах с большим населением, так и в относительно изолированных популяционных группах. Сущность метода заключается в изучении (с помощью методов вариационной статистики) частот генов и генотипов в различных популяционных группах, что дает необходимую информацию о частоте гетерозиготности и степени полиморфизма у человека. В частности, в гетерозиготном состоянии в популяциях находится значительное количество рецессивных аллелей, что обуславливает развитие различных наследственных заболеваний, частота которых зависит от концентрации рецессивного гена в популяции и значительно повышается при заключении близкородственных браков. Мутации могут передаваться потомству во многих поколениях, что приводит к генетической гетерогенности, лежащей в основе полиморфизма популяций.
Среди людей невозможно найти генетически одинаковых лиц (за исключением монозиготных близнецов, для которых предполагается 100% общих генов), хотя общность генов хорошо прослеживается у близких и дальних родственников.
Сущность метода состоит в выяснении наследственной обусловленности признаков и установления связей между генотипом и внешней средой. Принцип применения метода заключается в сравнении монозиготных и дизиготных близнецов. Среди всех близнецов примерно 1/3 приходится на долю монозиготных и 2/3 - на долю дизиготных близнецов.
При этом вычисляются показатели соответствия (конкордантность) или несоответствия (дискордантность), а также определяется частота возникновения заболевания (признака) одновременно у обоих близнецов каждой пары. Степень конкордантности по наследственно обусловленным признакам будет выше у идентичных близнецов.
Если однояйцовые близнецы (ОБ) даже в разных средах существования обнаруживают более высокую конкордантность, чем двухяйцевые (ДБ) в однотипных средах, то можно предположить, что конкордантность обусловлена генетическими, а не средовыми факторами.
Близнецовый метод имеет несколько основных направлений:
Диагностика зиготности - изучение сходства и различия партнеров близнецовой пары по совокупности ряда признаков, изменяющихся под воздействием окружающей среды. В этом случае используется метод полисистемного сходства или подобия по внешним признакам.
Методы экспериментального изучения:
Иммуногенетический - сравнение по антигенам, белкам сыворотки крови, гаплотипам HLA, т.е. по менделирующим признакам, которые не изменяются в течение всей жизни, несмотря ни на какие воздействия окружающей Среды;
Исследование дерматоглифики;
Изучение наследуемых способностей (например, чувство вкуса фенилтиокарбамида);
Изучение данных ЭКГ и ЭГ;
Трансплантация кожного лоскута.
Статистическое исследование близнецовой выборки - анкетирование близнецов, которое целесообразно в популяционных исследованиях с большими выборками.
Метод контроля по партнеру - используется только у монозиготных близнецов. При этом возможно точно оценить то или иное внешнее воздействие, если ему подвергся только один партнер (например, лекарственный препарат). Такие исследования выгодны в экономическом плане, так как позволяют ограничивать выборку всего двумя-тремя десятками пар близнецов.
В дальнейшем перспективно применение близнецового метода в сочетании с другими (цитогенетические, биохимические и др.).
БИОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ Эти методы помогают обнаружить целый ряд заболеваний с нарушениями обмена веществ (энзимопатии). Исследованию подлежат кровь, моча, ликвор, пунктаты костного мозга, амниотическая жидкость, сперма, пот, волосы, ногти, кал и др.
На первом этапе обследования (экспресс-диагностика) применяются методы массового биохимического скрининга: пробы Феллинга (на фенилкетонурию), Альтгаузена (гликогенозы), Бенедикта (галактоземия, фруктоземия), проба на гипераминоацидурию, микробиологический тест Гатри (ФКУ и др. аминоацидопатии).
Разработаны простые качественные биохимические тесты для эксперсс-диагностики гипотиреоза, муковисцидоза, для выявления нарушений обмена билирубина, болезни Тея-Сакса, гепатолентикулярной дегенерации, АГС. Эти пробы достаточно просты и используют легко доступный биологический материал (кровь, моча).
На втором этапе (уточняющая диагностика) применяют молекулярно-цитогенетические, молекулярно-биологические методы, более сложные методы аналитической биохимии:
Исследование метаболического пути (количественное определение метаболитов, их кинетики и накопления);
Прямое измерение концентрации (иммунохимические методы), активности (энзимо-диагностика), физико-химических и кинетических параметров мутантных белков;
Исследование мутантных белков с помощью нагрузочных проб мечеными субстратами и гибридизации соматических клеток;
Исследование структуры мутантного гена методами рестрикционного анализа. Большие перспективы открываются с применением жидкостной и газовой хроматографии, позволяющей определить аминокислотный состав исследуемого субстрата в течение нескольких минут.
Показания для биохимического исследования:
1) умственная отсталость, психические нарушения;
2) нарушение физического развития - аномальный рост и строение волос или ногтей; неправильный рост с искривлением костей туловища и конечностей, чрезмерное отло-жение жира, гипотрофия или кахексия, тугоподвижность или разболтанность суставов;
3) плохое зрение или полная слепота, тугоухость или глухота;
4) судороги, мышечная гипотония, гипер- и гипопигментация, фото-чувствительность, желтуха;
5) непереносимость отдельных пищевых продуктов и лекарственных препаратов, нарушение пищеварения, частая рвота, диарея, жидкий стул, гепато- и спленомегалия;
6) почечно-каменная болезнь, холестаз;
7) гемолитические анемии и др. состояния.
Это метод изучения генетических закономерностей на близнецах. Впервые он был предложен Ф. Гальтоном в 1875 г. Близнецовый метод дает возможность определить вклад генетических (наследственных) и средовых факторов (климат, питание, обучение, воспитание и др.) в развитии конкретных признаков или заболеваний у человека. При использовании близнецового метода проводится сравнение:
1) монозиготных (однояйцевых) близнецов - МБ с дизиготными (разнояйцевыми) близнецами - ДБ;
2) партнеров в монозиготных парах между собой;
3) данных анализа близнецовой выборки с обшей популяцией.
Монозиготные близнецы образуются из одной зиготы, разделившейся на стадии дробления на две (или более) части. С генетической точки зрения они идентичны, т.е. обладают одинаковыми генотипами. Монозиготные близнецы всегда одного пола. Имеют одну плаценту.
Особую группу среди МБ составляют необычные типы близнецов: двухголовые (как правило, нежизнеспособные), каспофаги ("сиамские близнецы"). Наиболее известный случай - родившиеся в 1811 г. в Сиаме (ныне Таиланд) сиамские близнецы - Чапг и Эиг. Они прожили 63 года, были женаты на сестрах-близнецах; Чанг произвел на свет 10, а Энг - 12 детей. Когда от бронхита умер Чанг, спустя 2 часа умер и Энг. Их связывала тканевая перемычка шириной около 10 см от грудины до пупка. Позднее было установлено, что соединявшая их перемычка содержала печеночную ткань, связывающую две печени. Любая хирургическая попытка разделить братьев вряд ли в то время была бы успешной. В настоящее время разъединяют и более сложные связи между близнецами.
Дизиготные близнецы развиваются в том случае, если одновременно две яйцеклетки оплодотворены двумя сперматозоидами. Естественно, дизиготные близнецы имеют различные генотипы. Они сходны между собой не более, чем братья и сестры, т.к. имеют около 50 % идентичных генов.
Общая частота рождения близнецов составляет примерно 1 %, из них около 1/3 приходится на монозиготных близнецов. Известно, что число рождений монозиготных близнецов сходно в разных популяциях, в то время как для дизиготных эта цифра существенно различается. Например, в США дизиготные близнецы рождаются чаще среди негров, чем белых. В Европе частота появления дизиготных близнецов составляет 8 на 1000 рождений. Однако в отдельных популяциях их бывает больше. Самая низкая частота рождения близнецов присуща монголоидным популяциям, особенно в Японии. Отмечается, что частота врожденных уродств у близнецов, как правило, выше, чем у одиночно рожденных. Полагают, что многоплодие генетически обусловлено. Однако это справедливо лишь для дизиготных близнецов. Факторы, влияющие на частоту рождения близнецов, в настоящее время мало изучены. Есть данные, показывающие, что вероятность рождения дизиготных близнецов повышается с увеличением возраста матери, а так же порядкового номера рождения. Влияние возраста матери объясняется, вероятно, повышением уровня гонадотропина, что приводит к учащению полиовуляцни. Имеются также данные о снижении частоты рождения близнецов почти во всех индустриальных странах.
Близнецовый метод включает в себя д иагностику зиготности близнецов. В настоящее время используются следующие методы для: ее установления.
1. Полисимптомный метод. Он заключается в сравнении пары близнецов по внешним признакам (форма бровей, носа, губ, ушных раковин, цвет волос, глаз и.т.п.). Несмотря на очевидное удобство, это -метол до известной степени субъективный и может давать ошибки.
2. Иммуногенетический метод. Более сложный, он основывается на анализе групп крови, белков сыворотки крови лейкоцитарных антигенов, чувствительности к фенилтиокарбамиду и др, Если у обоих близнецов по этим признакам различий нет, их считают монозиготными.
Для монозиготных близнецов вероятность сходства по всем показателям равна.
3. Достоверным критерием зиготности близнецов является приживляемость
кусочков кожи. Установлено, что у дизиготных близнецов такая пересадка всегда заканчивается отторжением, в то время как у монозиготных пар отмечается высокая приживляемость трансплантантов.
4. Метод дерматоглифики заключается в изучении папиллярных узоров пальцев, ладоней и стоп. Эти признаки строго индивидуальны и не изменяются в течение всей жизни человека. Не случайно, что эти показатели используются в криминалистике и в судебной медицине для опознания личности и установления отцовства. Сходство дерматогли-фических показателей у монозиготных близнецов значительно выше, чем у дизиготных.
5. Близнецовый метод вкл ючает также сопоставление групп моно- и дизиготных близнецов по изучаемому признаку.
Если какой-либо признак встречается у обоих близнецов одной пары, то она называется конкордантной, если же у одного из них, то пара близнецов называется дискордантной (конкордантность - степень сходства, дискордантность - степень различия).
При сопоставлении моно- и дизиготных близнецов определяют коэффициент парной конкордантностн, указывающий на долю близнецовых пар. в которых изучаемый признак проявился у обоих партнеров. Коэффициент конкордантностн (К п) выражается в долях единицы или в процентах и определяемся по формуле:
Кп = С \ С+Д где С - число конкордантных пар. Д - число дискордантных пар.
Сравнение парной конкордантностн у моно- и дизиготных близнецов дает ответ о соотносительной роли наследственности и среды в развитии того или иного признака или болезни. При этом исходят из предположения о том, что степень конкордантностн достоверно выше у монозиготных, чем у дизиготных близнецов, если наследственные факторы имеют доминирующую роль в развитии признака.
Если значение коэффициента конкордантностн примерно близко у монозиготных и дизиготных близнецов, считают, что развитие признака определяется главным образом негенетическими факторами, т.е. условиями среды.
Если в развитии изучаемого признака участвуют как генетические, так и негенетические факторы, то у монозиготных близнецов наблюдаются определенные внутрипарные различия. При этом различия между моно- и дизиготными близнецами по степени конкордантностн будут уменьшаться. В этом случае считают, что к развитию признака имеется наследственная предрасположенность.
Для количественной оценки роли наследственности и среды в развитии того или иного признака используют различные формулы.
Чаще всего пользуются коэффициентом наследуемости, который вычисляется по формуле:
Н = КМБ - КДБ (в процентах) или (в долях единицы),
где Н - коэффициент наследуемости. К - коэффициент парной конкордантностн в группе монозиготных (МБ) или дизиготных (ДБ) близнецов.
В зависимости от значения Н судят о влиянии генетических и средовых факторов на развитие признака. Например, если значение Н близко к 0, считают, что развитие признака обусловлено только факторами внешней среды. При значении Н от 1 до 0,7 - наследственные факторы имеют доминирующее значение в развитии признака или болезни – это группы крови, цвет глаз, резус – фактор, а среднее значение Н от 0,4 до 0,7 свидетельствует о том, что признак развивается под действием факторов внешней среды при наличии генетической предрасположенности.
Например, конкордантность МБ по заболеваемости шизофрении равна 70%, а у ДБ – 13%. Вычисляем по формуле Н = КМБ – КДБ / 100 – КДБ = 70 -13 \ 100 – 13 = 0,65 или 65 %. В данном случае преобладают генетические факторы, но существенную роль играют и условия среды.
С помощью близнецового метода было выявлено значение генотипа и среды в патогенезе многих инфекционных болезней. Так, при заболевании корью и коклюшем ведущее значение имеют инфекционные факторы, а при туберкулезной инфекции - существенное влияние оказывает генотип. Исследования, проводимые на близнецах, помогут ответить на такие вопросы как: влияние наследственных и средовых факторов на продолжительность жизни человека, развитие одаренности, чувствительность к лекарственным препаратам. В клинической фармакологии нет более эффективного метода способа оценки действия новых лекарственных препаратов и схем лечения, чем сравнение терапевтических результатов на однояйцовых близнецах. Также оценивают эффективность разных педагогических приёмов в процессе обучения.
Биохимические методы
Биохимические показатели отражают сущность болезни более адекватно, чем клинические симптомы. Эти методы направлены на выявление биохимического фенотипа организма. Им принадлежит ведущая роль в диагностике моногенных наследственных болезней. Принципы биохимической диагностики менялись на разных этапах развития генетики:
- до 50-х годов – искали метаболиты в моче (алкаптонурия, фенилкетонурия);
- 50- 70-е – выявление энзимопатий и метаболитов;
- с 70-х – белки.
В настоящее время все эти объекты являются предметом биохимических исследований.
Так как биохимических методов очень много, поэтому при их использовании дол-жна быть определенная система Þ схема обследования строится на:
· клинической картине болезни;
· генеалогических сведениях;
· поэтапном исключении определенных классов болезней (просеивающий метод).
Биохимические методы многоступенчаты.
Объекты биохимических исследований:
ü плазма и сыворотка крови;
ü форменные элементы крови;
ü культуры клеток (фибробласты, лимфоциты).
При использовании просеивающего метода в биохимической диагностике выделяют уровни: первичный и уточняющий.
Цель первичной диагностики – выявление здоровых индивидов и отбор индивидов для последующей диагностики. На этом этапе используется моча и небольшое количество крови.
Программы первичной биохимической диагностики бывают массовыми и селективными.
Близнецóвый мéтод - один из методов исследования в генетике , который заключается в сопоставлении особенностей членов близнецовой пары, позволяющий определить степень влияния наследственных факторов и среды на формирование качеств человека . Термин впервые был предложен Фрэнсисом Гальтоном .
Энциклопедичный YouTube
1 / 3
✪ Близнецовый метод генетики
✪ Урок биологии №52. Методы генетических исследований.
✪ Методы генетики в лучшем изложении
Субтитры
Биология близнецовости
В природе у большинства млекопитающих обычно появляется более одного детеныша в помете, так как зачастую оплодотворяется сразу несколько яйцеклеток . С другой стороны у высших приматов и человека обычно рождаются только один детеныш [ ] . Если же оплодотворяется не одна, а две или более яйцеклеток, то на свет появляются дизиготные близнецы (ДЗ). По своей генетической конституции дизиготы не отличаются от обычных братьев и сестер, но они имеют 50% общих генов . В ряде случаев многоплодная беременность приводит к рождению монозиготных близнецов (МЗ). Монозиготы развиваются из одной зиготы , которая на определенной стадии делиться на два самостоятельных организма. Монозиготы всегда одного пола и имеют 100% общих генов. МЗ близнецы получают абсолютно одинаковый набор генов, в следствие чего организмы приобретают практически идентичную внешность. Разнополые близнецы всегда дизиготные, и они рождаются примерно в два раза чаще, чем МЗ близнецы. Общее количество близнецов во всем мире на 2008 год составило примерно 80 миллионов .
Концепция близнецового метода
Основы метода были заложены Г. Сименсом в 1924 году . Окончательный вариант близнецового метода предложил Гальтон. Он разработал метод диагностики зиготности и предложил исследовать не только МЗ пары, но и ДЗ как контрольные. В классическом варианте близнецовый метод предполагает равенство сред для обеих пар МЗ и ДЗ близнецов и пренебрегает разницей МЗ и ДЗ близнецов.
Влияние среды на близнецов
Средовые условия способны увеличивать внутрипарное сходство МЗ близнецов: их часто одинаково одевают, дают похожие имена, окружающие намеренно подчеркивают идентичность . Все это приводит к дополнительному сходству между близнецами. Обратная ситуация наблюдается в паре ДЗ близнецов, где средовые условия уменьшают их внутрипарное сходство, так как родители могут акцентировать внимание на непохожести детей, а так же сами близнецы могут стремиться к диссимиляции . [ ], а также наследственные причины ряда заболеваний.