Вопрос 23.

Одним из основных методических приемов генетики является семейное сравнение, т.е. сравнение организмов, объединенных родством. Г. Мендель, проводя опыты с горохом, изучал поколения родителей и потомков. Ф. Гальтон, анализируя родословные знаменитостей, сравнивал людей, связанных родственными узами. Из предыдущего изложения понятно, что основные экспериментальные подходы психогенетики также связаны с изучением различных категорий родственников. Семейное сходство включает в себя наследственный и средовой компоненты. Необходимо различать сходство семейное и сходство генетическое. Многие черты являются семейными, не будучи наследственными. 

Вероятность того, что двое людей 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. Понятно, что только половина потомков будут нести тот же аллель, что и у одного из родителей. 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.

При образовании половых клеток (гамет) происходят вероятностные события. В результате родные братья и сестры получают какое-то количество одинаковых аллелей.

Вероятность того, что двое людей обладают одинаковыми аллелями, называется коэффициентом родства. Коэффициенты родства для различных категорий родственников рассчитываются теоретически на основе теории вероятностей и математической статистики.

Вопрос 24.

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.). Коэффициенты конкордантности помогают определить риск заболеваемости для различных категорий родственников.

При анализе количественных признаков сходство между родственниками оценивается с помощью корреляции.           В статистике коэффициент корреляции обычно используется для оценки меры связи между двумя величинами. Графически положительная корреляция между двумя величинами может быть представлена в виде линии с положительным наклоном при этом на осях Х и Y откладываются значения коррелируемых признаков; отрицательная корреляция может быть представлена в виде линии с отрицательным наклоном отсутствие корреляции выражается в отсутствии наклона соответствующей линии Таким образом, величина корреляции говорит нам о том, насколько отклонения от средней одной величины совпадают с отклонениями другой. Однонаправленный характер отклонений приводит к возникновению высокой положительной корреляции. Вместе с тем величина коэффициента корреляции не несет никакой информации об абсолютных величинах двух признаков.  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

Коэффициент корреляции не предполагает наличия какой-либо причинно-следственной зависимости между переменными. Коэффициент корреляции позволяет определить лишь наличие статистической связи между переменными, но не позволяет установить причину этой связи. В статистике существует и другой метод измерения связи, который предполагает оценку зависимости одной переменной от другой. Это метод линейной регрессии. Метод регрессии позволяет предсказать, какую величину будет иметь зависимая переменная у при любых значениях независимой переменной х. Речь фактически идет об уравнении регрессии у_i = a + b( x_i - x ), в котором нам необходимо определить величины а и b соответствующей линии регрессии. Независимая переменная (x_i - x) представляет собой отклонение признака данного индивида от среднепопуляционной величины. Линия регрессии строится таким образом, чтобы квадраты расстояний между ней и всеми точками на графике были минимальными Коэффициент b называется коэффициентом регрессии у на х. Если коэффициент регрессии достоверно выше 0, то говорят о зависимости переменной у от переменной х. В количественной генетике регрессия применяется в основном в исследованиях родителей и детей. Часто используют одновременно и регрессию, и корреляцию. Регрессия имеет ряд преимуществ по сравнению с корреляцией, применение которой ограничено рядом условий, о которых речь пойдет в следующем разделе. Регрессия менее чувствительна к этим условиям.

Термин регрессия был введен Ф. Гальтоном при исследовании роста у родителей и детей. В этой работе Ф. Гальтон отметил, что у более высоких отцов сыновья также отличаются высоким ростом, но все же они несколько ниже своих отцов. У отцов небольшого роста сыновья так же невысоки, но они обычно выше своих отцов. Таким образом, рост детей как бы стремится к популяционной средней. Это явление Ф. Гальтон назвал регрессией на среднюю.

Таким образом, при определенных условиях коэффициент корреляции в парах родственников должен соответствовать доле общих генов, или коэффициенту родства.

Каковы же эти условия, или допущения, при которых реально наблюдаемое внутрисемейное сходство должно соответствовать теоретически рассчитанному? Условия эти сводятся к следующему:

исследуемый признак детерминирован исключительно генотипом, условия среды никак не сказываются на фенотипе;

гены обладают чисто аддитивным эффектом, отношения доминантности и рецессивности, эффекты эпистаза не имеют места;

у мужа и жены отсутствует корреляция по изучаемому признаку, т.е. брак является случайным в отношении изучаемого признака. Иначе говоря, не наблюдается ассортативности по исследуемому признаку.

Из всех количественных признаков человека лучше всего удовлетворяют этим условиям дерматоглифические узоры на пальцах.

В отличие от корреляции, регрессия менее чувствительна к ассортативности, поэтому регрессией можно пользоваться в семейных исследованиях, когда предполагается избирательность браков по изучаемому признаку. Регрессия позволяет также выявлять так называемый материнский эффект, т.е. влияние фенотипа матерей на фенотип потомства. При материнском эффекте регрессия потомков к матерям значительно больше, чем регрессия к отцам. По регрессии можно судить и о наличии эффектов доминирования. Обычно для изучения наследуемости стараются применять различные методы: вычисление коэффициентов корреляции между различными группами родственников (родители-потомки, сибсы, полусибсы, матери-дочери и т.д.) и вычисление коэффициентов регрессии тем или иным способом.

Коэффициент конкордантности используют при анализе сходства и различий между родственниками по альтернативным признакам, например по наличию или отсутствию какого-либо заболевания или отклонения. По коэффициентам конкордантности родственников разной степени родства можно судить о возможной наследуемости признака и риске заболевания для родственников.

Коэффициент корреляции используют при анализе сходства и различий между родственниками по количественным признакам. Высокая корреляция указывает на преобладание однонаправленных отклонений значения изучаемого признака у родственников от выборочной средней. Это не предполагает обязательного сходства в абсолютных величинах признака в парах родственников.

Коэффициент регрессии чаще всего применяется при исследованиях родителей и детей и, в отличие от коэффициента корреляции, может служить мерой причинно-следственной зависимости между переменными. Регрессия при определенных условиях соответствует доле общих генов у родственников, т.е. коэффициенту родства.

Если регрессии родителя к ребенку и ребенка к родителю совпадают, то коэффициент регрессии будет эквивалентен коэффициенту корреляции.

При определенных условиях теоретически рассчитанное сходство между родственниками (коэффициенты родства) совпадает с эмпирически полученными коэффициентами корреляции и регрессии. Эти условия таковы:

исследуемый признак является количественным и в его детерминации принимают участие только полигены, условия среды не влияют на признак;

гены обладают чисто аддитивным (суммирующимся) эффектом;

по данному признаку отсутствует ассортативность (избирательность браков).

26 Разновидности близнецового метода и области их применения.

1) Классический близнецовый метод. схема, при которой выраженность исследуемого признака сопоставляется в парах МЗ и ДЗ близнецов и оценивается уровень внутрипарного сходства партнеров.           2) Метод контрольного близнеца. Используется на выборках МЗ близнецов. Поскольку МЗ близнецы очень сходны по многим признакам, из них можно составить две выборки, уравненные по большому числу параметров. Такие выборки используют для изучения влияния конкретных средовых воздействий на изменчивость признака.          3) Лонгитюдное близнецовое исследование. проводится длительное наблюдение - прослеживание одних и тех же близнецовых пар. Фактически это сочетание классического близнецового метода с лонгитюдным. изучения генетических и средовых факторов в развитии.          4) Метод близнецовых семей. Представляет собой сочетание близнецового метода с семейным. При этом исследуются члены семей взрослых близнецовых пар. Дети МЗ близнецов по своей генетической конституции являются полусибсами, т.е. как бы детьми одного и того же человека от разных браков. Этим методом, изучая мужские и женские пары МЗ и их потомство, можно исследовать, например, влияние материнского эффекта.          5) Метод разлученных близнецов. невозможно абсолютно однозначно развести влияние генетических и средовых факторов, сравнение внутрипарного сходства близнецов, которые были разлучены в раннем возрасте и никогда не встречались друг с другом.          6) Метод частично разлученных близнецов. В последнее время в генетических исследованиях стал применяться метод, который состоит в сравнении внутрипарного сходства МЗ и ДЗ близнецов, живущих какое-то время врозь.                     Цель близнецовых исследований состоит в получении данных, применимых не только к самой выборке близнецов, но и ко всей популяции в целом. Чтобы выводы, сделанные в близнецовом исследовании, были справедливы и по отношению к одиночнорожденным, необходимо учитывать систематические различия между близнецами и неблизнецами.

27 Биологические и психологические особенности развития близнецов. Близнецовая ситуация. Типичные ошибки родителей при воспитании близнецов. Психологическое консультирование семей с близнецами.

Существуют два типа близнецов - монозиготные и дизиготные (МЗ и ДЗ), или, что то же самое, - однояйцевые и двуяйцевые.

МЗ близнецы - это дети от многоплодной беременности, которые развиваются из одной оплодотворенной яйцеклетки (зиготы) в результате разделения одного зародыша на два самостоятельных организма на ранних стадиях эмбрионального развития. МЗ близнецы имеют идентичные генотипы (100% общих генов). МЗ близнецы всегда одного пола.

ДЗ близнецы - это дети от многоплодной беременности, которые развиваются из двух яйцеклеток, оплодотворенных двумя спермиями (из двух зигот). По своей генетической конституции ДЗ близнецы соответствуют обычным братьям и сестрам (сибсам), т.е. имеют в среднем 50% общих генов. ДЗ близнецы могут быть разного пола.

Частота рождения близнецов зависит от зиготности. В среднем ДЗ близнецы рождаются в два раза чаще, чем МЗ. Частота рождения ДЗ близнецов колеблется в зависимости от популяции.

28 Генеалогический и семейный методы в психогенетике, их возможности и ограничения. Примеры применения.

Генеалогический метод - в генетике человека метод анализа родословных. Применяется для изучения характера распределения наследственных признаков в семьях. Чаще используется в медицине для генетического анализа различных патологических отклонений.

Семейный метод - в генетике метод, предполагающий сравнение сходства и различий между родственниками в семьях по интересующему признаку.

Для генетического анализа дискретных признаков может применяться метод изучения родословных. В случае менделирующих признаков анализ родословных позволяет определить тип наследования (аутосомный, сцепленный с полом, доминантный, рецессивный и т.п.).

При изучении количественных признаков можно проводить семейные исследования - рассматривается сходство членов одной семьи друг с другом.

О влиянии генотипа говорят в тех случаях, когда большей степени родства соответствует большее сходство (корреляция) по изучаемой характеристике.

Семейное исследование в генетике поведения не позволяет четко развести средовые и генетические влияния и относится к "нежестким" экспериментальным схемам, поскольку родственники, имеющие больше общих генов, имеют и более похожие условия среды.

К сложностям семейных исследований можно отнести различия в возрасте между родственниками, принадлежащими к разным поколениям.

29. Метод приемных детей в психогенетике. Основная схема метода. Возможности и ограничения метода. Примеры исследований.

Метод приемных детей является жесткой экспериментальной схемой, позволяющей четко разводить влияния генетических и средовых факторов на изменчивость изучаемых психологических характеристик. При использовании метода приемных детей производится сопоставление детей с их биологическими родителями и родителями-усыновителями. Высокая корреляция между детьми и биологическими родителями свидетельствует о генотипических влияниях на изменчивость изучаемой характеристики. Высокая корреляция между детьми и родителями-усыновителями свидетельствует о средовых влияниях. Но: эффекты внутриутробной среды у усыновленных детей определяются их биологическими матерями, поэтому, строго говоря, нельзя считать, что у таких детей нет элементов общей среды с их биологическими матерями. Если изучаемый признак чувствителен к влияниям внутриутробной среды, то в схемах исследования необходимо учитывать и материнский эффектВ ряде стран (в том числе и в России), в связи с существующими там традициями усыновления (тайна усыновления охраняется законом), применение метода приемных детей практически невозможно.

Примеры: Колорадское исследование приемных детей:Женщины(католички) отказывались от ребенка после рождения т к не могли сделать оборт по вероисповеданию,и община помогала найти семьи-усыновителей(психологически нормальные биологические матери).Корреляции между родителями(био и соц) по интеллекту былиблизки к 0.

30 Геномика и психогенетика. Однонуклеотидные полиморфизмы. Генетические маркеры. Основные принципы анализа сцепления и картирования генов на хромосомах. Классический анализ сцепления.

Геномом называется полный состав ДНК клетки.

Геномика - это молодая интенсивно развивающаяся отрасль генетики, изучающая принципы построения геномов и их структурно-функциональную организацию.

Структурная геномика изучает нуклеотидные последовательности ДНК, в том числе строение и локализацию генов. Одной из задач структурной геномики является построение генетических карт организмов.

Функциональная геномика решает задачи идентификации функций отдельных участков генома и механизмы их взаимодействий в клеточном ансамбле.

Современные представления о геноме человека базируются на открытие полимеразной цепной реакции (ПЦР), позволяющей получать достаточное количество ДНК для анализа, и разработке методов секвенирования, которые позволяют расшифровывать точную последовательность нуклеотидов в цепях ДНК.

В конце 80-х годов ХХ столетия началось осуществление международного проекта "Геном человека", основной задачей которого было секвенирование генома человека. Полное секвенирование генома человека было завершено в 2000 году.

Секвенирование генома человека привело к открытию огромного количества однонуклеотидных полиморфизмов (ОНП) - генетических вариантов последовательностей нуклеотидов одного и того же участка ДНК у разных людей. Распределенные по всему геному ОНП используются в качестве генетических маркеров.

В современной психогенетике используются три основных подхода к изучению поведенческой геномики: анализ сцепления, анализ ассоциаций, непосредственный анализ ДНК (секвенирование и идентификация мутаций).

Классический вариант анализа сцепления использован на использовании явления кроссинговера. В процессе кроссинговера гены, расположенные в одной хромосоме (сцепленные), рекомбинируют тем чаще, чем дальше они отстоят друг от друга. Т.Морган в начале ХХ века предложил использовать явление сцепления для создания генетических карт, т.е. схем расположения конкретных генов на конкретных хромосомах.

Для локализации гена на хромосоме необходим маркер, т.е. ген, локализация которого известна, либо морфологический или молекулярный маркер.

При анализе сцепления мерой "генетического расстояния" служит частота рекомбинации между маркером и исследуемым геном. Расстояние между генами измеряется в сантиморганидах (сМ). Одна сантиморганида соответствует расстоянию между генами, рекомбинация которых происходит с частотой 1%. При частоте рекомбинации 50% считается, что гены наследуются независимо.

Классический анализ сцепления чаще всего используется для локализации генов альтернативных (качественных) признаков. Для количественных признаков используется несколько иная модель картирования.

Локусы количественных признаков (ЛКП) - это полигенные системы, обеспечивающие непрерывную вариативность признака в популяции.

Метод картирования ЛКП основан на исследовании ДНК у пар близких родственников (чаще всего сибсов). Идея метода состоит в том, что любой ребенок в семье может иметь от 0 до 2 общих аллелей с любым из своих братьев и сестер. Если разница в количестве совпадающих аллелей никак не сказывается на количественных соотношениях признака у сибсов, значит тестируемый ген не имеет отношения к признаку. Соответственно, обратная картина говорит о причастности гена к детерминации изучаемого признака.

Целью картирования ЛКП является поиск не единичного гена, а, скорее, групп генов, принимающих участие в формировании популяционной вариативности по количественному признаку. Метод картирования ЛКП эффективен для выявления эффектов главных генов, вносящих основной вклад в формирование количественного признака.

31 Современные методы поиска локусов количественных признаков. Анализ ассоциаций. Метод гена-кандидата. Прямой анализ ДНК.

метод анализа сцепления в классическом варианте, как правило, используется для альтернативных признаков, наследуемых по Менделю. Для количественных признаков разработана несколько отличающаяся модель картирования - картирование ЛКП (локусов количественных признаков). ЛКП представляют собой полигенные системы, обеспечивающие непрерывную вариативность признака в популяции.

Метод анализа ассоциаций по сравнению с обычным анализом сцепления, может обнаруживать ЛКП, которые отвечают за меньший процент вариативности. Ассоциация - это корреляция между отдельными аллелями и признаками в популяции.

В исследованиях, использующих метод ассоциаций. сначала формируется гипотеза о связи какого-либо гена с признаком или заболеванием. Такой ген носит название гена-кандидата.

Гены, кодирующие белки, участвующие в процессах передачи информации в нервной системе, привлекают внимание исследователей как возможные гены-кандидаты для поведенческих признаков (например, гены кодирующие информацию для синтеза серотонина или дофамина).

В ассоциативных исследованиях сопоставляется встречаемость определенного аллеля гена-кандидата в популяции в целом и у лиц, обладающих интересующим признаком или пораженных болезнью. Если данный аллель чаще встречается у носителей более выраженного признака или заболевания, можно предположить участие этого аллеля в наследственной детерминации данного признака.

Определение местоположения гена на хромосоме не является основной целью молекулярных исследований в психогенетике. Важнее знать, не где расположен ген, а как он работает и как факторы среды влияют на его активность и формирование изучаемой поведенческой характеристики.

В основе молекулярно-генетического анализа лежат методы генной инженерии. Основные этапы прямого анализа ДНК включают:

получение образцов ДНК; амплификацию ДНК с помощью ПЦР; рестрикцию (разрезание) ДНК на фрагменты; электрофорез смеси фрагментов ДНК, позволяющий дифференцировать фрагменты различной длины; блот-гибридизацию фрагментов ДНК, позволяющую получить схему (своеобразный штрих-код) участков ДНК, идентичных для конкретных родственников; секвенирование ДНК (определение конкретной последовательности пар нуклеотидов) изучаемого отрезка ДНК.

32 Методы моделирования на животных в психогенетике. Общность геномов человека и животных, общность некоторых поведенческих характеристик. Возможности для изучения влияния среды на развитие. Примеры моделей. Трансгенные животные и животные-нокауты.

Генетические исследования животных, в отличие от человека, обладают более широким спектром возможностей (скрещивания, селекция, манипуляции со средой, возможность вмешательства в функционирование организма для изучения внутренних механизмов и т.п.).

Благодаря значительной общности в организации геномов млекопитающих и человека, а также сопоставимости функционирования их нервной системы, в психогенетике используются методы моделирования на животных различных психических состояний, заболеваний, элементарных форм научения и др.

Модельные эксперименты на животных широко используются при изучении наследственности алкоголизма, эпилепсии, болезни Альцгеймера, агрессивности, склонности к беспокойству и страху, способности к научению.

Трансгенные животные:животные,которым вставили новый ген и смотрят,что получилось

Мыши-нокауты - лабораторные мыши, у которых обе копии какого-либо гена искусственно инактивированы.

Влияние среды на развитие:как бы не птались уровнять среду,результаты будут немного различны т к среда все равно везде разная,а она сильно влияет на развитие

33 Сочетание различных методов в психогенетике (близнецового, семейного, метода приемных детей, молекулярно-генетических методов). Преимущества применения нескольких методов с привлечением различных типов родственников.

Сопоставление результатов исследования одной и той же психологической характеристики с применением разных методов - близнецового, семейного и метода приемных детей - позволяет оценивать их надежность.

Если результаты исследования одной и той же психологической характеристики, полученные разными методами, вступают в противоречие, необходим дополнительный анализ причин, влияющих на внутрипарное сходство тех или иных родственников

34 Роль ДНК в функционировании клетки. Путь от гена к признаку. Первичный признак на уровне фенотипа клетки. Взаимодействие генотипа и среды на уровне организма и клетки. Различие между реальным и статистическим взаимодействием генотипа и среды

В настоящее время подчеркивается, что необходимо разделять роль ДНК в передаче наследственной информации и в функционировании клетки Первая обеспечивается способностью ДНК к точной репликации и существованием клеточных механизмов для попадания этих репликаций в гаметы. Вторая имеет непосредственное отношение к тому, что изучается как взаимоотношение между геном и признаком.           Когда исследуются детали функционирования клетки, оказывается, что существует множество промежуточных ступеней между ДНК и признаком, и множество агентов являются участниками превращения генетической информации в признак. ДНК является лишь одним из многих звеньев в динамической иерархически организованной системе.           Для психолога понятие "фенотип" обычно ассоциируется с понятием анатомического или поведенческого признака. Среда для психолога включает различные факторы вне организма. Это и физическая среда (различные виды энергии, материальные объекты), и социальная среда (социальное окружение). Для генетика же среда есть все внешнее по отношению к генам, или ДНК. В этом смысле среда в первую очередь включает различные химические субстанции, продуцируемые клеткой или ее окружением, а также продукты метаболизма переваренной пищи. В свою очередь, понятие "фенотип" для молекулярной генетики ассоциируется с фенотипом клетки, а именно, ее белками.

Исследования развития в психогенетике ведутся на популяционном уровне; получаемые в результате количественные соотношения генетических и средовых компонент изменчивости неприложимы к развитию конкретного фенотипа. Необходимо помнить, что взаимовлияния генотипа и среды в индивидуальном развитии неразделимы.

Формирование фенотипа в развитии происходит при непрерывном взаимодействии генотипа и среды. Факторы внешней среды (физические, социальные) могут влиять на генотип через факторы внутренней среды организма (различные биохимические субстанции внутри клетки).

Основным механизмом взаимодействия генотипа и среды на уровне клетки является регуляция экспрессии гена, проявляющейся в разной активности синтеза специфического белка. Большая часть процессов регуляции происходит на уровне транскрипции, то есть касается процессов считывания генетической информации, необходимой для синтеза белка.

35 Регуляция активности генов на хромосомном и молекулярном уровнях. Ранние гены и их роль в развитии. Экспрессия генов и механизмы ее регуляции.

Экспрессия гена - проявление действия гена в организме в форме специфического для него признака. Э.г. свидетельствует о его активности, сопровождающейся процессами транскрипции и трансляции.

Основным механизмом взаимодействия генотипа и среды на уровне клетки является регуляция экспрессии гена, проявляющейся в разной активности синтеза специфического белка. Большая часть процессов регуляции происходит на уровне транскрипции, то есть касается процессов считывания генетической информации, необходимой для синтеза белка. Среди всех органов тела мозг занимает первое место по количеству активных генов. По некоторым оценкам почти каждый второй ген в геноме человека связан с обеспечением функций нервной системы.

Ранний опыт имеет значительные возможности влиять на работу генетического аппарата. Особая роль здесь принадлежит так называемым ранним генам, которые способны к быстрой, но преходящей экспрессии в ответ на сигналы из внешней среды. По всей видимости, ранние гены играют значительную роль в процессах обучения. Значительные возможности регуляции экспрессии генов связаны также с действием различных гормонов.

Многие гормоны, нейротрансмиттеры и нейромодуляторы влияют на активность нейронов с помощью специальных белковых рецепторных комплексов, имеющихся на поверхности клетки. Эти рецепторы были названы G-белками, поскольку они соединяются с внутриклеточным гуанозин-три-фосфатом (ГТФ)(субстрат для интеза РНК). G-белки состоят из трех связанных с мембраной белков, которые называются альфа-, бета- и гамма-субкомпонентами. Когда рецептор активируется, альфа-субкомпонент связывается с ГТФ и отделяется от остальных субкомпонентов. Как альфа, так и бета-, гамма-субкомпоненты могут служить триггерами (то есть пусковыми механизмами) целых каскадов клеточных событий. Активированные G-белки способны влиять на проницаемость мембранных каналов, стимулировать высвобождение Са2+ из клеточных резервов, который, в свою очередь, может активировать Са2+- зависимые ферменты и запускать целый ряд других клеточных событий, которые могут непосредственно влиять на транскрипцию, трансляцию и посттрансляционные клеточные события в нейроне.           Активированные G-белки имеют продолжительность жизни от секунд до минут. Затем происходит самоинактивация G-альфа, после чего он реаггрегирует с бета- и гамма-субкомпонентами и возвращается в исходное состояние.           Таким образом, G-белки - это еще один путь влияния средовых событий на транскрипцию, трансляцию и посттрансляционные изменения в нервной клетке, который открывает возможности для влияния раннего опыта на структуру и функции нервной ткани.

Внешние средовые факторы могут влиять на активность ДНК и клетки в целом только через внутреннюю химическую среду организма. Это происходит благодаря существованию специальных, созданных эволюцией приспособлений, которые способны трансформировать факторы внешней среды в биохимические субстанции. Это специальные биологические преобразователи, которые превращают энергию внешней среды в химические компоненты. В нервной системе такие преобразователи представлены наиболее широко.

Ранний опыт имеет значительные возможности влиять на работу генетического аппарата. Особая роль здесь принадлежит так называемым ранним генам, которые способны к быстрой, но преходящей экспрессии в ответ на сигналы из внешней среды. По всей видимости, ранние гены играют значительную роль в процессах обучения. Значительные возможности регуляции экспрессии генов связаны также с действием различных гормонов.

36 Морфогенез нервной системы и роль генов в этом процессе. Причины вариативности в развитии. Плейотропный эффект действия генов. Роль системных взаимодействий в развитии.

Морфогенез - формообразование, возникновение новых форм и структур как в онтогенезе, так и в филогенезе организмов.

Развитие представляет собой эпигенетический процесс, приводящий к формированию значительной межиндивидуальной вариабельности даже у изогенных организмов. Основным принципом морфогенеза нервной системы является возникновение максимальной избыточности клеточных элементов и их связей на ранних этапах развития, с последующей элиминацией функционально нестабильных элементов в процессе реципрокного взаимодействия между всеми уровнями развивающейся системы, включая взаимодействия внутри клетки, между клетками и тканями, между организмом и средой.

существует поразительное несоответствие между относительно небольшим количеством генов в клеточном ядре и колоссальным разнообразием клеточных элементов в нервной системе. В гистологических исследованиях мозга человека, наряду со сходством основных принципов клеточного строения (видоспецифических особенностей), наблюдается значительная межиндивидуальная вариабельность.

Плейотронный эффект- множественное действие гена, его способность воздействовать на несколько признаков.

Эпигенез - одна из теорий о зародышевом развитии организмов, предполагающая, что развитие представляет собой процесс последовательного возникновения новообразований. В современной биологии и генетике развития под эпигенезом подразумевают единый системный процесс развития, в котором происходит последовательное развертывание генетической информации при участии нейрогуморальных, гормональных, средовых и других факторов.

37 Генотип и среда в индивидуальном развитии. Роль раннего опыта и случайностей в развитии. Родительские эффекты в развитии. Межпоколенные влияния.

Ранний опыт имеет значительные возможности влиять на работу генетического аппарата. Особая роль здесь принадлежит так называемым ранним генам, которые способны к быстрой, но преходящей экспрессии в ответ на сигналы из внешней среды. По всей видимости, ранние гены играют значительную роль в процессах обучения. Значительные возможности регуляции экспрессии генов связаны также с действием различных гормонов.           Развитие нервной системы и в конечном счете поведения представляет собой динамический иерархически организованный системный процесс, в котором в равной степени важны генетические и средовые факторы. Немаловажную роль играют также различные случайности развития, которые не могут быть сведены к чисто средовым.

Вариабельность феноменов развития зависит от многих причин. Наследственность имеет тенденцию уменьшать вариабельность развития, тогда как условия, не связанные с наследственностью, имеют тенденцию ее повышать. Некоторые исследователи развития выделяют четыре типа случайных факторов, которые влияют на вариабельность развития: случайности в подборе родительских пар, гены которых слагают генотип индивида;случайности эпигенетических (то есть внешних по отношению к генотипу) процессов в пределах индивидуального онтогенеза; случайности материнской среды, в которой развивается индивид; случайности нематеринской среды, в которой развивается индивид.

Исследования развития в психогенетике ведутся на популяционном уровне; получаемые в результате количественные соотношения генетических и средовых компонент изменчивости неприложимы к развитию конкретного фенотипа. Необходимо помнить, что взаимовлияния генотипа и среды в индивидуальном развитии неразделимы.

Формирование фенотипа в развитии происходит при непрерывном взаимодействии генотипа и среды. Факторы внешней среды (физические, социальные) могут влиять на генотип через факторы внутренней среды организма (различные биохимические субстанции внутри клетки).

Основным механизмом взаимодействия генотипа и среды на уровне клетки является регуляция экспрессии гена, проявляющейся в разной активности синтеза специфического белка. Большая часть процессов регуляции происходит на уровне транскрипции, то есть касается процессов считывания генетической информации, необходимой для синтеза белка.

генотип ребенка (то есть состав генов) не испытывает влияния таких факторов, как возраст, количество предыдущих родов или состояние здоровья родителей. Нормальные процессы мейоза, сопровождающиеся рекомбинацией хромосом, по-видимому, не зависят от состояния организма родителей. Наиболее чувствительными к физиологическому состоянию родителей являются два генетических процесса - это мутации и кроссинговерОсобое место в родительских влияниях на развитие занимает так называемый материнский эффект. Влияние матери на фенотип потомства обнаруживается гораздо чаще, чем влияние отца. Эти влияния связаны с цитоплазматическими эффектами яйцеклетки, внутриутробными событиями и постнатальными влияниями, связанными со вскармливанием и уходом за потомством.

Межпоколенные влияния. Вообще системы родительской заботы на ранних этапах развития имеют некоторые стабильные особенности, которые формируют часть негенетической наследственности потомства. Некоторые из них являются видоспецифическими, другие присущи отдельным семьям (традиции, передаваемые из поколения в поколение). Например, молодые самцы снегиря, находясь в гнезде, перенимают пение того самца, который принимает участие в воспитании потомства (даже если это представитель другого вида, например, кенарь), и далее передают его своим потомкам. В результате можно получить несколько поколений снегирей, которые поют, как кенари.           Существуют специфические влияния, связанные с гормональными сдвигами, которые прослеживаются между поколениями. Эти влияния возникают благодаря системе материнских гормонов, которые проникают через плацентарный барьер и оказывают воздействие на развивающийся плод.

есть основания полагать, что стрессогенные факторы и недостаточное питание в пренатальный и постнатальный период могут отрицательным образом сказываться на развитии ребенка, и если это девочка, то необратимые изменения, происходящие в организме в период раннего онтогенеза, могут неблагоприятным образом повлиять на ее потомство, даже если в последующие периоды жизни среда будет благополучной