Тема 2. Методы психогенетики

 

Краткое содержание. Методы психогенетики. Генеалогический метод (сравнение людей, состоящих в различной степени родства). Степени родства, коэффициент родства, пробанд, обозначения при составлении родословной, сибсы, конкордантность и дискордантность. Ограничения генеалогического метода. Классический близнецовый метод. Основные теоретические допущения, лежащие в основе близнецового метода. Монозиготные (МЗ) и дизиготные (ДЗ) близнецы. Разновидности близнецового метода. Метод контрольного близнеца (оказание неравных воздействий на различных членов МЗ близнецовых пар). Метод разлученных близнецов (сопоставление внутрипарного сходства МЗ, воспитанных вместе с МЗ, воспитанных отдельно). Метод близнецовой пары (объектом исследования при его использовании является близнецовая ситуация, метод не дает информации о соотносительной роли наследственности и среды в возникновении индивидуальных различий). Метод исследования детей МЗ близнецов (сопоставление внутрипарного сходства детей монозиготных близнецов и сибсов). Ограничения в применении близнецового метода. Метод исследования приемных детей (сравнение детей и их биологических и названных родителей). Ограничения применения метода приемных детей. Популяционно-генетический метод. Закон Харди-Вайнберга. Популяция. Виды популяций. Инбридинг (близкородственные браки) и ассортативность (браки по сходству или несходству) как отклонения от панмиксии. Положительная и отрицательная ассортативность. Иммуногенетический метод. Система групп крови АВО. Резус-фактор. Цитогенетический метод. Биохимический метод. Молекулярно-генетический метод. Основное уравнение психогенетики. Генотип-средовые эффекты. Генотип-средовая корреляция (ковариация). Генотип-средовое взаимодействие. Разложение фенотипической дисперсии. Коэффициент наследуемости как доля аддитивной генетической дисперсии в общей дисперсии. Коэффициент генетической детерминации, как доля генетической вариативности в общей вариативности признака в популяции. Средовые компоненты дисперсии: внутрисемейный, межсемейный и случайный.

 

2.1. Метод анализа родословных (генеалогический метод)

Метод анализа родословных (генеалогический метод) первым начал применяться в генетике поведения. Им пользовался Ф. Гальтон для изучения наследственности таланта. В генетике человека, и в особенности в медицинской генетике, метод изучения родословных является одним из основных. Поскольку в генетике человека экспериментальные скрещивания невозможны, наследование того или иного признака изучают путем сбора данных в семьях. В семьях можно проследить те же закономерности менделевского расщепления и независимого распределения признаков, что и при экспериментальных скрещиваниях у растений и животных. В тех случаях, когда изучаются альтернативные (дискретные, качественные) признаки, анализ родословных помогает установить тип наследования (доминантный, рецессивный, сцепленный с полом). Через родословные можно получить сведения об аллелях и обнаружить сцепленные гены. В медицинской генетике метод родословных широко применяется при изучении наследования различных заболеваний или патологических отклонений. В современной психогенетике родословные необходимы для локализации генов на хромосомах при анализе сцепления. В современной генетике человека при составлении родословных пользуются системой специальных символов. Носитель интересующего нас признака (например, пораженный болезнью или обладающий каким-либо талантом) называется пробандом. На схемах больные обозначаются заштрихованными символами. Гетерозиготные носители рецессивного гена могут обозначаться символами, заштрихованными наполовину. Поколения нумеруются сверху вниз римскими цифрами, а индивиды в пределах поколения нумеруются арабскими цифрами. Каждый индивид в родословной имеет свой шифр, например, V-5. На рисунке 1 представлены принятые в настоящее время при составлении родословных обозначения.

Рисунок 1. Обозначения, применяемые при составлении родословной (Т.А. Мешкова, 2003-2004)

Ф. Гальтон проанализировал множество родословных выдающихся людей и обнаружил, что частота встречаемости талантливых и одаренных людей в таких семьях значимо выше, чем в общей популяции. В качестве примера можно рассмотреть семейство Бахов, давших в 8 поколениях более 20 выдающихся музыкантов. Ф. Гальтон так описывает эту родословную: «Все семейство Бахов замечательно своим музыкальным талантом, который составлял принадлежность множества членов его и поддерживался в нем в восьми поколениях. Впервые он обнаружился в 1550 г., с особенной силой проявился в Иоганне Себастьяне (6-й по генеалогической таблице) и закончился Региной Сусанной, жившей еще в 1800 г. и находившейся в стесненных обстоятельствах. В этом семействе было более 20 выдающихся музыкантов. В сборнике биографий помещены жизнеописания по крайней мере 57 из его членов. По семейному обычаю, все члены этой семьи съезжались ежегодно, и в этих собраниях их единственным занятием была музыка. Около 1750 г. на таком собрании было не менее 120 Бахов» (Гальтон Ф., 1996, с. 180). После работ Ф. Гальтона в качестве доказательств наследственной передачи одаренности приводились примеры родословных различных знаменитых семейств. Так, известна история семьи математиков Бернулли, которая в 6 поколениях дала 11 знаменитых ученых. 103 года представители этой семьи возглавляли кафедру математики в Базельском университете в Швейцарии. Однако с помощью метода анлиза родословных невозможно развести влияние наследственных и средовых факторов на проявления одаренности, поскольку в таких семьях, как семья Бахов, дети получают и наследственные задатки своего таланта и с раннего возраста находятся в особой среде, также способствующей развитию таланта. В настоящее время в генетике поведения генеалогический метод в чистом виде не используется, его применяют в сочетании с другими (близнецовым, приемных детей, при анализе сцепления) (Т.А. Мешкова, 2003-2004).

Вероятность того, что два человека обладают одинаковыми аллелями, называется коэффициентом родства. Коэффициент родства соответствует доле идентичных аллелей, имеющихся у двух индивидов, благодаря их происхождению от общего предка. Коэффициенты родства рассчитываются теоретически на основе теории вероятностей и математической статистики. Коэффициент родства для монозиготных близнецов составляет 1, для дизиготных близнецов, сибсов (братьев и сестер), родителей-детей 1/2, т.е. в среднем у сибсов 1/2 генов идентичны и получены от одного общего предка, для дедушек /бабушек-внуков, дядей /тетей-племянников, полусибсов ¼, для двоюродных сибсов 1/8. Это означает, что в среднем 1/8 генов получены ими от общего предка. Чем отдаленнее родство, тем меньше общих генов можно обнаружить в парах родственников. В большинстве культур браки между близкими родственниками запрещаются. Это связано с тем, что при близкородственных браках выше вероятность встречи рецессивных аллелей, связанных с различными аномалиями. В гомозиготном состоянии такие аллели приводят к возникновению патологических отклонений. При неродственных браках вероятность проявления патологических аллелей гораздо ниже.

В психогенетике выделяют три основные степени родства: I степень родтва (50 % общих генов) – пары родственников родители-дети, сибсы (родные братья и сестры); II степень родства (25 % общих генов) – пары родственников дядя (тетя) – племянник (племянница), бабушка (дедушка)-внуки; III степень родства (12,5 % общих генов) – пары родственников - двоюродные сибсы, прабабушки (прадедущки) – правнуки.

При анализе сходства/различия альтернативных признаков используют оценки конкордантности. Чаще всего оценки конкордантности используются в клинической психогенетике при изучении причин различных психических заболеваний или отклонений в развитии. Пары родственников называются конкордантными, если оба имеют или не имеют данный признак. Соответственно, дискордантными называются пары, в которых один обладает данным признаком, а другой - нет. Для оценки конкордантности подсчитывается процент совпадения альтернативных признаков в парах родственников. Те индивиды, которые обладают интересующим нас признаком, называются пробандами. Исследованию подлежат пробанды и их родственники различной степени родства (близнецы, сибсы, родители, дети и т.п.). Например, при изучении наследственности шизофрении в качестве пробандов могут подбираться больные близнецы, как монозиготные (МЗ), так и дизиготные (ДЗ). Предположим, в таком исследовании было получено, что для 20 пробандов (МЗ близнецов), больных шизофренией, в 15 случаях был болен и партнер пробанда, т.е. пары оказались конкордантными по шизофрении, тогда как в оставшихся 5 парах (дискордантных по шизофрении) партнеры оказались здоровыми. В данном случае конкордантность (С) равна: С_МЗ = (15/20)100 = 75%. В то же время из 20 пробандов ДЗ близнецов лишь у 10 оказался болен и другой член пары, т.е. на 10 конкордантных пришлось столько же дискордантных пар. В этом случае конкордантность ДЗ близнецов равна: С_ДЗ = (10/20)100 = 50%. В результате такого исследования можно сделать вывод, что риск заболевания шизофренией выше для родственников, связанных более тесным родством, т.е. имеющих больше общих генов.

Сопоставление оценок конкордантности МЗ и ДЗ близнецов дает возможность оценить долю влияния наследственных факторов на вариативность исследуемого признака, т.е. коэффициент наследуемости h². Для этого можно воспользоваться формулой Хольцингера:

h²=(С_МЗ - С_ДЗ) / (100 - С_ДЗ) = (75 - 50) / (100 - 50) = 0,5.

В приведенном примере коэффициент наследуемости равен 0,5.

При анализе количественных признаков сходство между родственниками оценивается с помощью корреляции. В статистике коэффициент корреляции обычно используется для оценки меры связи между двумя величинами. В зависимости от типа родственников используется тот или иной тип коэффициента корреляции. В тех случаях, когда оценивается сходство между парами родственников, принадлежащих разным поколениям (родитель-ребенок, дед-внук и т.д.), используют межклассовый коэффициент корреляции, предложенный Карлом Пирсоном. Для оценки степени сходства между близнецами и сибсами используется внутриклассовый коэффициент корреляции.

В семейных исследованиях рассматривается сходство членов одной семьи друг с другом. Сравниваемые родственники могут принадлежать к одному поколению. К их числу относятся братья и сестры (сибсы), родившиеся в одной семье и имеющие в среднем половину общих генов, а также родственники, имеющие меньшее генетическое сходство, например, дети от разных браков - полусибсы (дети, имеющие одну и ту же мать, но разных отцов, или наоборот), двоюродные братья и сестры и т.д. Сравниваться могут и пары родственников, принадлежащие к разным поколениям: родители - с детьми, бабушки и дедушки - с внуками, тети и дяди - с племянниками. Интерпретация результатов при таких сопоставлениях такая же, как и в близнецовом методе: о влиянии генотипа можно говорить в тех случаях, когда большей степени родства сопутствует и большее сходство (корреляция) по изучаемой психологической характеристике, например, если сибсы похожи больше, чем полусибсы; родители и дети - больше, чем бабушки и внуки, и т.д. Родственники, имеющие больше общих генов, имеют и более похожие условия жизни и больше возможностей влиять друг на друга, т.е. генетические и средовые условия, влияющие на сходство родственников, оказываются не независимыми друг от друга (Т.А. Мешкова, 2003-2004).