- •Адаптации к паразитическому образу жизни. Основные тенденции
- •Цикл развития паразитов и организм хозяина
- •Действие хозяина на паразита
- •Распространенность паразитизма в природе
- •Класс насекомые insecta
- •Класс Ленточные черви Cestoidea
- •Ленточные черви, жизненный цикл которых связан с водной средой
- •Ленточные черви, жизненный цикл которых не связан с водной средой
- •Ленточные черви, использующие человека в качестве окончательного хозяина
- •Ленточные черви, использующие человека в качестве промежуточного хозяина
- •Ленточные черви, проходящие в организме человека весь жизненный цикл
- •Членистоногие
- •Класс паукообразные arachnoidea
- •Отряд Клещи Acari
- •Клещи — временные кровососущие эктопаразиты
- •Клещи — обитатели человеческого жилья
- •Клещи — постоянные паразиты человека
- •Тип плоские черви plathelminthes
- •Класс Сосальщики Trematoda
- •Сосальщики с одним промежуточным хозяином, обитающие в пищеварительной системе
- •Сосальщики с одним промежуточным хозяином, обитающие в кровеносных сосудах
- •Сосальщики с двумя промежуточными хозяевами
- •Сосальщики, обитающие в кишечнике
- •Сосальщики, обитающие в желчных ходах печени
- •Сосальщики, обитающие в легких
- •Сосальщики, цикл развития которых не связан с водной средой
- •Класс Собственно круглые черви Nematoda
- •Круглые черви — геогельминты
- •Геогельминты, развивающиеся без миграции
- •Геогельминты, развивающиеся с миграцией
- •Круглые черви — биогельминты
- •Биогельминты, заражение которыми происходит при проглатывании личинок с тканями промежуточного хозяина
- •Биогельминты, передающиеся трансмиссивно
- •Природно-очаговые заболевания
- •Тип простейшие protozoa
- •Класс Саркодовые Sarcodina
- •Класс Жгутиковые Flagellata
- •Класс Инфузории Infusoria
- •Класс Споровики Sporozoa
- •Простейшие, обитающие в полостных органах, сообщающихся с внешней средой
- •Простейшие, обитающие в полости рта
- •Простейшие, обитающие в тонкой кишке
- •Простейшие, обитающие в толстой кишке
- •Простейшие, обитающие в половых органах
- •Одноклеточные паразиты, обитающие в легких
- •Простейшие, обитающие в тканях
- •Простейшие, обитающие в тканях и передающиеся нетрансмиссивно
- •Простейшие, обитающие в тканях и передающиеся трансмиссивно
- •Простейшие — факультативные паразиты человека
- •Экология питания. Ксенобиотики в пищевых продуктах. Их влияние на метаболические процессы.
- •Медицинская экология. Факторы возникновения экологически зависимых заболеваний у человека.
- •Паразитология.
- •Основы медицинской генетики. Человек как объект генетики. Медико-генетические исследования.
- •Воспроизведение на молекулярном и клеточном уровнях.
- •Наследственные и мультифакториальные болезни человека
- •Экология как наука. Антропобиоэкосистема, ее характеристика. Экология Самарской области.
- •Постанатльное развитие
- •Понятие о виде
- •Понятие о популяции
- •Современные концепции биосферы
- •Структура и функции биосферы
- •Частоты аллелей. Закон Харди — Вайнберга
- •Экологическая характеристика популяции
- •Генетические характеристики популяции
- •Элементарные эволюционные факторы
- •Мутационный процесс
- •Популяционные волны
- •Изоляция
- •Естественный отбор
- •Генетико-автоматические процессы (дрейф генов)
- •Популяция людей. Дем, изолят
- •Генетический груз в популяциях людей
- •Наследственный полиморфизм природных популяций. Генетический груз
- •Генетическое разнообразие в популяциях людей
- •Происхождение жизни
- •Происхождение эукариотической клетки
- •Возникновение многоклеточности
- •Иерархическая система. Уровни организации жизни
- •Проявление главных свойств жизни на разных уровнях ее организации
- •Клетка — элементарная единица живого
- •Клеточная теория
- •Типы клеточной организации
- •Структурно-функциональная организация эукариотической клетки
- •Поток информации
- •Внутриклеточный поток энергии
- •Внутриклеточный поток веществ
- •Жизненный цикл клетки
- •Наследственность и изменчивость — фундаментальные свойства живого
- •История формирования представлений об организации материального субстрата наследственности и изменчивости
- •Общие свойства генетического материала и уровни организации генетического аппарата
- •Генный уровень организации генетического аппарата
- •Химическая организация гена
- •Структура днк. Модель Дж. Уотсона и ф. Крика
- •Способ записи генетической информации в молекуле днк. Биологический код и его свойства
- •Самовоспроизведение наследственного материала. Репликация днк
- •Механизмы сохранения нуклеогидной последовательности днк. Химическая стабильность. Репликация. Репарация
- •Генные мутации
- •Элементарные единицы изменчивости генетического материала. Мутон. Рекон.
- •Функциональная классификация генных мутаций
- •Роль рнк в реализации наследственной информации
- •Особенности организации и экспрессии генетической информации у про- и эукариот
- •Ген — функциональная единица наследственного материала. Взаимосвязь между геном и признаком
- •Функциональная характеристика гена
- •Биологическое значение генного уровня организации наследственного материала
- •Хромосомный уровень организации генетического материала Некоторые положения хромосомной теории наследственности
- •Химический состав хромосом
- •Структурная организация хроматина
- •Морфология хромосом
- •Особенности пространственной организации генетического материала в прокариотической клетке
- •Хромосомные мутации
- •Биологическое значение хромосомного уровня организации наследственного материала
- •Геномный уровень организации наследственного материала Геном. Генотип. Кариотип
- •Самовоспроизведение и поддержание постоянства кариотипа в ряду поколений клеток
- •Механизмы поддержания постоянства кариотипа в ряду поколений организмов
- •Комбинативная изменчивость
- •Геномные мутации
- •Особенности организации наследственного материала у про- и эукариот
- •Эволюция генома Геном предполагаемого общего предка про- и эукариот
- •Эволюция прокариотического генома
- •Эволюция эукариотического генома
- •Подвижные генетические элементы
- •Роль горизонтального переноса генетического материала в эволюции генома
- •Значение сохранения дозового баланса генов в генотипе для формирования нормального фенотипа
- •Взаимодействия между генами в генотипе
Генетический груз в популяциях людей
Так же как и в популяциях других организмов, наследственное разнообразие снижает реальную приспособленность популяций людей. Бремя генетического груза человечества можно оценить, введя понятие летальных эквивалентов. Считают, что число их в пересчете на гамету колеблется от 1,5 до 2,5 или от 3 до 5 на зиготу. Это означает, что то количество неблагоприятных аллелей, которое имеется в генотипе каждого человека, по своему суммарному вредному действию эквивалентно действию 3—5 рецессивных аллелей, приводящих в гомозиготном состоянии к смерти индивидуума до наступления репродуктивного возраста.
При наличии неблагоприятных аллелей и их сочетаний примерно половина зигот, образующихся в каждом поколении людей, в биологическом плане несостоятельна. Такие зиготы не участвуют в передаче генов следующему поколению. Около 15% зачатых организмов гибнет до рождения, 3 — при рождении, 2 — непосредственно после рождения, 3 — умирает, не достигнув половой зрелости, 20 — не вступают в брак, 10% браков бездетны.
Неблагоприятные последствия генетического груза в виде рецессивных аллелей, если они не приводят к гибели организма, проявляются в снижении ряда важных показателей состояния индивидуума, в частности его умственных способностей. Исследования, проведенные на популяции арабов в Израиле, для которой характерна высокая частота близкородственных браков (34% между двоюродными и 4% между дважды двоюродными сибсами), показали снижение умственных способностей у детей от таких браков.
Исторические перспективы человека в силу его социальной сущности не связаны с генетической информацией, накопленной видом Homo sapiens в ходе эволюции. Тем не менее человечество продолжает «оплачивать» эти перспективы, теряя в каждом поколении часть своих членов из-за их генетической несостоятельности.
Наследственный полиморфизм природных популяций. Генетический груз
Процесс видообразования с участием такого фактора, как естественный отбор, создает разнообразие живых форм, приспособленных к условиям обитания. Среди разных генотипов, возникающих в каждом поколении благодаря резерву наследственной изменчивости и перекомбинации аллелей, лишь ограниченное число обусловливает максимальную приспособленность к конкретной среде. Можно предположить, что дифференциальное воспроизведение этих генотипов в конце приведет к тому, что генофонды популяций будут представлены лишь «удачными» аллелями и их комбинациями. В итоге произойдет затухание наследственной изменчивости и повышение уровня гомозиготности генотипов.
В природных популяциях, однако, наблюдается противоположное состояние. Большинство организмов являются высокогетерозиготными. Отдельные особи гетерозиготны частично по разным локусам, что повышает суммарную гетерозиготность популяции. Так, методом электрофореза на 126 особях рачка Euphausia superba, представляющего главную пищу китов в антарктических водах, изучали 36 локусов, кодирующих первичную структуру ряда ферментов. По 15 локусам изменчивость отсутствовала. По 21 локусу имелось по 3—4 аллеля. В целом в этой популяции рачков 58% локусов были гетерозиготными и имели по 2 аллеля и более. В среднем у каждой особи по 5,8% гетерозиготных локусов. Средний уровень гетерозиготности у растений составляет 17%, беспозвоночных — 13,4, позвоночных — 6,6%. У человека этот показатель равен 6,7%. Столь высокий уровень гетерозиготности нельзя объяснить только мутациями в силу относительной их редкости.
Наличие в популяции нескольких равновесно сосуществующих генотипов в концентрации, превышающей по наиболее редкой форме 1%, называют полиморфизмом. Наследственный полиморфизм создается мутациями и комбинативной изменчивостью. Он поддерживается естественным отбором и бывает адаптационным (переходным) и гетерозиготным (балансированным).
Адаптационный полиморфизм возникает, если в различных, но закономерно изменяющихся условиях жизни отбор благоприятствует разным генотипам. Так, в популяциях двухточечных божьих коровок Adalia bipunctata при уходе на зимовку преобладают черные жуки, а весной—красные. Это происходит потому, что красные формы лучше переносят холод, а черные интенсивнее размножаются в летний период.
Балансированный полиморфизм возникает, если отбор благоприятствует гетерозиготам в сравнении с рецессивными и доминантными гомозиготами. Так, в опытной численно равновесной популяции плодовых мух Drosophila melanogaster, содержащей поначалу много мутантов с более темными телами (рецессивная мутация ebony), концентрация последних быстро падала, пока не стабилизировалась на уровне 10%. Анализ показал, что в созданных условиях гомозиготы по мутации ebony и гомозиготы по аллелю дикого типа менее жизнеспособны, чем гетерозиготные мухи. Это и создает состояние устойчивого полиморфизма по соответствующему локусу.
Явление селективного преимущества гетерозигот называют сверхдоминантностью. Механизм положительного отбора гетерозигот различен. Правилом является зависимость интенсивности отбора от частоты, с которой встречается соответствующий фенотип (генотип). Так, рыбы, птицы, млекопитающие предпочитают обычные фенотипические формы добычи, «не замечая» редких.
В качестве примера рассмотрим результаты наблюдений, выполненных на обыкновенной наземной улитке Cepaea nemoralis, раковина у которой бывает желтая, различных оттенков коричневого цвета, розовая, оранжевая или красная. На раковине может быть до пяти темных полос. При этом коричневая окраска доминирует над розовой, а они обе — над желтой. Полосатость является рецессивным признаком. Улитки поедаются дроздами, использующими камень как наковальню, чтобы разбить раковину и добраться до тела моллюска. Подсчет числа раковин разной окраски вокруг таких «наковален» показал, что на траве или лесной подстилке, фон которых достаточно однороден, добычей птиц чаще оказывались улитки с розовой и полосатой раковиной. На пастбищах с грубыми травами или в живых изгородях с более пестрым фоном чаще поедались улитки, раковины которых окрашены в светлые тона и не имели полос.
Самцы относительно редких генотипов могут иметь повышенную конкурентоспособность за самок. Селективное преимущество гетерозигот обусловливается также явлением гетерозиса. Повышенная жизнеспособность межлинейных гибридов отражает, по-видимому, результат взаимодействия аллельных и неаллельных генов в системе генотипов в условиях гетерозиготности по многим локусам. Гетерозис наблюдается в отсутствие фенотипического проявления рецессивных аллелей. Это сохраняет скрытыми от естественного отбора неблагоприятные и даже летальные рецессивные мутации.
В силу разнообразия факторов среды обитания естественный отбор действует одновременно по многим направлениям. При этом конечный результат зависит от соотношения интенсивности разных векторов отбора. Конечный результат естественного отбора в популяции зависит от наложения многих векторов отборов и контротборов. Благодаря этому достигается одновременно и стабилизация генофонда, и поддержание наследственного разноообразия.
Балансированный полиморфизм придает популяции ряд ценных свойств, что определяет его биологическое значение. Генетически разнородная популяция осваивает более широкий спектр условий жизни, используя среду обитания более полно. В ее генофонде накапливается больший объем резервной наследственной изменчивости. В результате она приобретает эволюционную гибкость и может, изменяясь в том или ином направлении, компенсировать колебания среды в ходе исторического развития.
В генетически полиморфной популяции из поколения в поколение рождаются организмы генотипов, приспособленность которых неодинакова. В каждый момент времени жизнеспособность такой популяции ниже уровня, который был бы достигнут при наличии в ней лишь наиболее «удачных» генотипов. Величину, на которую приспособленность реальной популяции отличается от приспособленности идеальной популяции из «лучших» генотипов, возможных при данном генофонде, называют генетическим грузом. Он является своеобразной платой за экологическую и эволюционную гибкость. Генетический груз — неизбежное следствие генетического полиморфизма.