Психогенетика: сцепленное наследование, генетика пола
называемый H-Y антиген, находящийся на поверхности клеток, несущих Y-
хромосому. Единственной функцией его считается дифференцировка гонад.
Вторичные половые признаки развиваются под влиянием стероидных гормонов,
вырабатываемых гонадами. Развитие мужских вторичных половых признаков
контролирует тестостерон, воздействующий на все клетки организма, включая
клетки гонад. Мутация всего одного Х-хромосомы, кодирующего белок-рецептор
тестостерона, приводит к синдрому тестикумерной фелинизации особей XY.
Клетки-мутанты не чувствительны в действию тестостерона, в результате чего
взрослый организм приобретает черты, характерные для женского пола. При
этом внутренние половые органы оказываются недоразвитыми и такие особи
полностью стерильные. Таким образом, в определении и дифференцировке пола
млекопитающих и человека взаимодействуют хромосомный и генный механизмы.
Несмотря на то, что женщины имеют две Х-хромосомы, а мужчины - только
одну, экспрессия генов Х-хромосомы происходит на одном и том же уровне у
обоих полов. Это объясняется тем, что у женщин в каждой клетке полностью
инактивирована одна Х-хромосома (тельце Барра), о чем уже было сказано
выше. Х-хромосома инактивируется на ранней стадии эмбрионального развития,
соответствующей времени имплантации. При этом в разных клетках отцовская и
материнская Х-хромосомы выключаются случайно. Состояние инактивации данной
Х-хромосомы наследуется в ряду клеточных делений. Таким образом, женские
особи, гетерозиготные по генам половых хромосом, представляют собой мозаики
(пример, черепаховые кошки).
Таким образом, пол человека представляет собой менделирующий признак,
наследуемый по принципу обратного (анализирующего) скрещивания.
Гетерозиготой оказывается гетерогаметный пол (XY), который скрещивается с
рецессивной гомозиготой, представленной гомогаметным полом (XX). В
результате в природе обнаруживается наследственная дифференцировка
организмов на мужской и женский пол и устойчивое сокращение во всех
поколениях количественного равенства полов.
2.2. Наследование признаков, сцепленных с полом.
Морган и его сотрудники заметили, что наследование окраски глаз у
дрозофилы зависит от пола родительских особей, несущих альтернативные
аллели. Красная окраска глаз доминирует над белой. При скрещивании
красноглазого самца с белоглазой самкой в F1, получали равное число
красноглазых самок и белоглазых самцов. Однако при скрещивании белоглазого
самца с красноглазой самкой в F1 были получены в равном числе красноглазые
самцы и самки. При скрещивании этих мух F1, между собой были получены
красноглазые самки, красноглазые и белоглазые самцы, но не было ни одной
белоглазой самки. Тот факт, что у самцов частота проявления рецессивного
признака была выше, чем у самок, наводил на мысль, что рецессивный аллель,
определяющий белоглазость, находится в Х - хромосоме, а Y - хромосома
лишена гена окраски глаз. Чтобы проверить эту гипотезу, Морган скрестил
исходного белоглазого самца с красноглазой самкой из F1. В потомстве были
получены красноглазые и белоглазые самцы и самки. Из этого Морган
справедливо заключил, что только Х - хромосома несет ген окраски глаз. В Y
- хромосоме соответствующего локуса вообще нет. Это явление известно под
названием наследования, сцепленного с полом.
Гены, находящиеся в половых хромосомах, называют сцепленными с полом. В
Х-хромосоме имеется участок, для которого в Y-хромосоме нет гомолога.
Поэтому у особей мужского пола признаки, определяемые генами этого участка,
проявляются даже в том случае, если они рецессивны. Эта особая форма
сцепления позволяет объяснить наследование признаков, сцепленных с полом.
При локализации признаков, как в аутосоме, так и в Х- b Y-хромосоме
наблюдается полное сцепление с полом.
У человека около 60 генов наследуются в связи с Х-хромосомой, в том
числе гемофилия, дальтонизм (цветовая слепота), мускульная дистрофия,
потемнение эмали зубов, одна из форм агаммглобулинемии и другие.
Наследование таких признаков отклоняется от закономерностей, установленных
Г.Менделем. Х-хромосома закономерно переходит от одного пола к другому, при
этом дочь наследует Х-хромосому отца, а сын Х-хромосому матери.
Наследование, при котором сыновья наследуют признак матери, а дочери -
признак отца получило, название крисс-кросс (или крест-накрест).
Известны нарушения цветового зрения, так называемая цветовая слепота. В
основе появления этих дефектов зрения лежит действие ряда генов. Красно-
зеленая слепота обычно называется дальтонизмом. Еще задолго до появления
генетики в конце XVIII и в XIX в. было установлено, что цветовая слепота
наследуется согласно вполне закономерным правилам. Так, если женщина,
страдающая цветовой слепотой, выходит замуж за мужчину с нормальным
зрением, то у их детей наблюдается своеобразная картина перекрестного
наследования. Все дочери от такого брака получат признак отца, т.е. они
имеют нормальное зрение, а все сыновья, получая признак матери, страдают
цветовой слепотой (а-дальтонизм, сцепленный с Х-хромосомой)
В том же случае, когда наоборот, отец является дальтоником, а мать
имеет нормальное зрение, все дети оказываются нормальными. В отдельных
браках, где мать и отец обладают нормальным зрением, половина сыновей может
оказаться пораженными цветовой слепотой. В основном наличие цветовой
слепоты чаще встречается у мужчин. Э.Вильсон объяснил наследование этого
признака, предположив, что он локализовал в Х-хромосоме и что у человека
гетерогаметным (XY) является мужской пол. Становится вполне понятным, что в
браке гомозиготной нормальной женщины (Ха Ха) с мужчиной дальтоником (Хаy)
все дети рождаются нормальными. Однако при этом, все дочери становятся
скрытыми носителями дальтонизма, что может проявиться в последующих
поколениях.
Другим примером наследования сцепленного с полом, может послужить
рецессивный полулетальный ген, вызывающий несвертываемость крови на воздухе
- гемофилию. Это заболевание появляется почти исключительно только у
мальчиков. При гемофилии нарушается образование фактора VIII, ускоряющего
свертывание крови. Ген, детерминирующий синтез фактора VIII, находится в
участке Х-хромосомы, не доминантным нормальным и рецессивным мутантным.
Возможны следующие генотипы и фенотипы:
|Генотипы |Фенотипы |
|Хн Хн |Нормальная женщина |
|Хн Хn |Нормальная женщина (носитель) |
|Хнy |Нормальный мужчина |
|Хny |Мужчина гемофилик |
В гомозиготном состоянии у женщин ген гемофилии летален.
Особей женского пола, гетерозиготных по любому из сцепленных с полом
признаков, называют носителями соответствующего рецессивного гена. Они
фенотипически нормальны, но половина их гамет несет рецессивный ген.
Несмотря на наличие у отца нормального гена, сыновья матерей-носителей с
вероятностью 50% будут страдать гемофилией.
Один из наиболее хорошо документированных примеров наследования
гемофилии мы находим в родословной потомков английской королевы Виктории.
Предполагают, что ген гемофилии возник в результате мутации у самой
королевы Виктории или у одного из ее родителей. Среди унаследовавших это
врожденное заболевание - цесаревич Алексей, сын последнего русского царя
Николая II. Мать цесаревича, царица Александра Федоровна (Алиса, рис.2),
получила от своей бабушки королевы Виктории ген гемофилии и передала его в
четвертом поколении бывшему наследнику царского престола. На рис.2
показано, как этот ген передавался ее потомкам.
Один из сцепленных с полом рецессивных генов вызывает особый тип
мышечной дистрофии (тип Дюмена). Эта дистрофия проявляется в раннем детстве
и постепенно ведет к инвалидности и смерти ранее 20-летнего возраста.
Потому мужчины с дистрофией Дюмена не имеют потомства, а женщины
гетерозиготные по гену этого заболевания, вполне нормальны.
Среди доминантных признаков, связанных с Х-хромосомой, можно указать на
ген, который вызывает недостаточность органического фосфора в крови. В
результате, при наличии этого гена, часто развивается рахит, устойчивый к
лечению обычными дозами витамина А. В этом случае картина сцепленного с
полом наследования заметно отличается от того хода передачи по поколениям,
который был описан для рецессивных болезней. В браках девяти больных женщин
со здоровыми мужчинами среди детей была половина больных девочек и половина
мальчиков. Здесь, в соответствии с характером наследование доминантного
гена, в Х-хромосомах произошло расщепление в отношении 1:1:1:1.
Другим примером доминантного гена, локализованного в Х-хромосоме
человека, может послужить ген, вызывающий дефект зубов, приводящий к
потемнению эмали зубов.
Так как гетерогаметный пол гемизиготен по сцепленным с полом генам, то
эти гены всегда проявляются в их фенотипе, даже если они рецессивны.
Большинство генов, имеющихся в Х-хромосоме, в Y-хромосоме отсутствует,
однако определенную генетическую информацию она все-таки несет. Различают
два типа такой информации: во-первых, содержащуюся в генах, присутствующих
только в Y-хромосоме, и, во-вторых, в генах, присутствующих как в Y-, так и
в Х-хромосоме (гемфрагический диатез).
Y-хромосома передается от отца всем его сыновьям, и только им.
Следовательно, для генов, содержащихся только в Y-хромосоме, характерно
голандрическое наследование, т.е. они передаются от отца к сыну и
проявляются у мужского пола.
У человека в Y-хромосоме содержатся по крайней мере, три гена, один из
которых необходим для дифференциации семенников, второй требуется для
проявления антигена гистосовместимости, а третий оказывает влияние на
размер зубов. Y-хромосома имеет немного признаков, среди которых есть
патологические. Патологические признаки наследуются по параллельной схеме
наследования (100%-ое проявление по мужской линии).
К ним относят:
облысение;
гипертрихоз (оволосенение козелка ушной раковины в зрелом возрасте);
наличие перепонок на нижних конечностях;
ихтиоз (чешуйчатость и пятнистое утолщение кожи).
3. Заключение.
Таким образом, генетика занимает важное место в жизни человека. Именно
она объясняет механизмы наследования признаков человека, как
патологических, так и положительных. Так, пол человека - это менделирующий
признак, наследуемый по принципу обратного скрещивания.
У женщин пол гетерогаметен (XY), у мужчин гомогаметен. Среди признаков,
подчиняющихся законам Г. Менделя, существуют признаки наследуемые
сцепленно. Однако сцепление часто бывает неполным, причина тому
кроссинговер, который имеет важное биологическое значение - лежит в основе
комбинативной изменчивости.
4. Список использованной литературы.
1. Ф. Антала, Дж. Кайгер, Современная генетика, М., “Мир”, 1999г., Т.1.
2. С.Г. Инге-Вечтомов, Генетика с основами селекции, М., “Высшая школа”,
1989г.
3. Н.П. Дубинин, Общая генетика, М., “Наука”, 1970г.
4. БМЭ, Москва, “Советская энциклопедия”, 1962г., Т.25.
5. Н. Грин, Биология, М., “Мир”, 1993г.
6. А.П. Пеков, Биология и общая генетика, М., Издательство Российского
универститета дружбы народов, 1994г.
7. М.Е. Лобашев, Генетика, Ленинград, Издательство Ленинградского
университета, 1967г.
8. В.Н. Ярыгин, Биология, М., “Медицина”, 1985г.
9. Ф. Кибернштерн, Гены и генетика, М., “Параграф”, 1995г.
10. В.П. Балашов, Т.Н. Шеворокова, Задачник по медицинской генетике,
Саранск, Издательство Мордовского университета, 1998г.
11. Общая биология, под ред. Д.К. Беляева, Г.М. Дымшица, А.О. Рувинского,
М. «Просвещение», 1999г.
12. М. Дженкинс, 101 ключевая идея: ГЕНЕТИКА, М. 2002г.
-----------------------
3
