ГЕНЕТИКА ЧЕЛОВЕКА

ГЕНЕТИКА ЧЕЛОВЕКА (демографич. аспекты), раздел генетики, изучающий явления наследственности и изменчивости у человека. Материальной основой наследственности у человека, как и у др. организмов, являются гены, расположенные в хромосомах и передающиеся в поколениях с помощью половых клеток. Каждый из генов представлен в организме дважды - один получен от отца, другой - от матери. В зависимости от различия или тождества унаследованных генов человек соотв. гетерозиготен (т.е. отцовский и материнский гены в данной паре не одинаковы) или гомозиготен (отцовский и материнский гены в данной паре одинаковы). Вероятность гомозиготности по совокупности генов из-за большого их числа (по разным оценкам, 105-106) крайне мала. Доля генов в гомозиготном состоянии у человека возрастает, если его родители имеют общих предков, от к-рых унаследовали идентичные гены. Такие случаи, регулируясь в человеческом обществе брачными традициями и законами, встречаются сравнительно редко, и, как правило, индивидуальный набор генов - генотип - формируется сочетанием родительских генов, происходящих из разных частей генофонда - общей совокупности генов популяции. Индивидуальное разнообразие набора генов огромно и образует биол. фундамент уникальности и неповторимости человеческой личности.

Один из важнейших разделов Г. ч.- популяционная Г. ч. В отличие от популяций др. видов популяция человека - объект действия и продукт не только естеств.-историч., но и обществ.-историч. процесса. Воспроиз-во генов человека, будучи, с одной стороны, сугубо биол. процессом, с другой - социально обусловлено и неотделимо от демографич. развития и воспроиз-ва народонаселения. Передача генетич. информации в поколениях, её распределение в пространстве расселения нас., изменение в ходе миграций, переселений, взаимодействий нас. с окружающей средой - все эти движения генетич. материала у человека связаны с демографич. процессами. Т. о., популяц. Г. ч. можно рассматривать как демографич. генетику, т. е. область взаимодействия генетики и демографии, исследующую генетич. последствия демографич. процессов.

Генофонд популяции, представленный в каждом поколении разнообразными генотипами, не остаётся постоянным во времени, т. к. благодаря дифференциальной рождаемости, смертности и миграции носители генов одного поколения в разной степени передают свои гены новым поколениям. Изменение популяц. генофонда, вызванное неодинаковым участием носителей разных генов в процессе воспроиз-ва, считается в общей теории популяц. генетики осн. проявлением естеств. отбора, к-рый меняет структуру генофонда в сторону большего соответствия условиям среды. Др. факторами, действующими на изменения генофонда в популяциях человека, являются мутации, миграции и дрейф генов. Мерилом биологически нормальной, естеств. скорости изменения генофонда является темп естеств. мутационного процесса. Эффекту мутаций собственных генов генофонда эквивалентен эффект миграций генов из др. популяций с существенно иным генофондом, т. к. при этом также возникают новые, ранее несвойственные популяции генотипы. Др. последствие регулярных миграций генов - стирание генетич. различий между популяциями, потеря ими генетич. своеобразия, возникшего в ходе самостоят, развития и специфич. приспособления к локальным условиям среды. Миграция генов осуществляется через миграцию их носителей. Роль миграции в истории развития народонас. едва ли поддаётся однозначной оценке и трактовке, но нек-рые её генетич. последствия очевидны, ибо значит. часть совр. мирового нас. представлена генетически смешанными популяциями. В несколько ином плане та же проблема возникает в связи с процессом урбанизации, вызывающим отлив нас. из разл. местных популяций и его прилив в центры урбанизации.

Даже в отсутствии мутаций, отбора, миграций генов (что почти невероятно) генофонд популяции всё же сохраняет возможность изменяться. Происходит это в силу т. н. дрейфа генов, или генетико-автоматич. процесса,- такого изменения генетич. структуры популяции, к-рое вызывается случайными причинами, напр. малыми размерами популяции. Дрейф генов наблюдается в численно небольших и преим. эндогамных популяциях - изолятах, где имеет место значит. несоответствие между потенциально всегда большим разнообразием возможных генотипов и малым числом реальных носителей генов. В силу малочисленности популяции в каждом поколении реализуется лишь малая часть возможных генотипов, и формирование генофонда нового поколения приобретает характер случайного выбора ограниченного числа генов из родительского генофонда. Популяц. генетика трактует дрейф генов как процесс, не зависящий от состояния среды. Вместе с тем именно на примере малых замкнутых популяций человека можно увидеть, что числ. популяции определ. образом связана с уровнем обществ.-экон. и культурного развития, а также с характером взаимодействия популяции со средой обитания. Т. о., дрейф генов, зависящий от размера популяции, оказывается зависимым и от состояния обществ. и природной среды.

Различные генетич. процессы, рассмотренные выше порознь, в реальных популяциях представляют взаимосвязанные компоненты единого генетич. процесса.

Осн. источником информации о генетич. процессах в нас. является генетический полиморфизм, т. е. одноврем. присутствие в популяции двух и более форм одного и того же наследств, признака или свойства. Он исследуется с помощью генетич. маркёров - наследств, признаков, свидетельствующих о присутствии в генотипе человека тех или иных генов, обусловливающих эти признаки. Соотв. применяются разнообразные эксперим. методы изучения генетич. маркёров как источников информации о генотипах людей и генофондах популяций. Важную информацию о степени замкнутости и своеобразии генофонда в эндогамных популяциях, об уровне наследств, полиморфизма и т. п. позволяет получить генеалогия популяции, а также архивные и текущие записи актов гражданского состояния. Источником информации в Г. ч. служат и такие сведения о нас., как его численность, брачность, семейная структура, рождаемость, смертность, расселение и пространств, структура, миграции. Гены, носителями к-рых являются совр. поколения, дошли до них из глубокого прошлого, и поэтому Г. ч. использует также данные археологии, этнографии и истории.

Генетические аспекты численности и демографической структуры населения. Нас. мира в целом, как и нас., слагающее отд. этносы, имеет сложную иерархич. популяц. структуру. В основании этой иерархии находятся элементарные популяции - простейшие единицы всей популяц. системы человечества. На нижнем уровне этой системы преобладают популяции сел. типа с числ. от десятков и сотен до тысяч чел. К этому же уровню относят и гор. популяции с числ. от тысяч до миллионов чел. При разл. численности и сел., и гор. популяции однотипны с том отношении, что лишены постоянных внутрипопуляц. барьеров, к-рые расчленяли бы их генофонд на относительно независимые и устойчиво воспроизводящиеся в поколениях части (в больших городах капиталистич. стран в значит. степени сохраняется расчленённость генофонда в силу расовых, нац., кастовых, религ. и др. различий). Число генов к.-л. типа в генофонде элементарной популяции вдвое больше числа составляющих её людей. Однако с формированием генофонда след, поколения связана лишь часть генов, носители к-рых - люди репродуктивного возраста. Из них не все вступают в брак, а из вступивших не все имеют детей или имеют разное их число и, наконец, не все дети доживают до репродуктивного возраста. Это означает, что даже гены, образующие ту часть генофонда, к-рая обеспечивает его воспроиз-во, воспроизводят себя в разном числе копий. Чем меньшая часть генов родительского поколения воспроизвела себя в большем числе копий, тем больше генетич. различия между поколениями популяции. В связи с этим генетически значимой является не общая числ. популяции, а её т. н. генетически эффективная численность - параметр, учитывающий все составляющие процесса воспроиз-ва - неравное соотношение полов, их неравную плодовитость, репродуктивную активность, её продолжительность, различную в разных семьях выживаемость детей.

Отношение генетически эффективной числ. к общей числ. популяции зависит не только от биологических, но и от социальных факторов. В популяциях сел. типа это отношение составляет обычно ок. 1/3. В гор. популяциях под выравнивающим влиянием социальной среды на репродуктивные показатели семей доля генетически эффективной числ. может резко возрастать даже при сокращении воспроиз-ва и общего размера популяции. Размер популяции в свою очередь влияет на скорость генетич. изменений в популяции: чем он численно больше, тем медленнее изменяется генетич. структура популяции. Поэтому там, где нас. состоит из большого числа элементарных популяций, наблюдаются значит. генетич. различия между ними.

Генетические аспекты брачности. Многие моменты матем. моделирования генетич. процессов в популяциях связаны с принципом панмиксни (полной случайности образования брачных пар). В популяциях человека этот принцип реализуется с большими ограничениями. Общество, запрещая или поощряя, в зависимости от традиций и законов, родственные браки, регулирует степень панмиксии и воздействует на генетич. процесс. В разных обществ.-экон. и историко-культурных условиях различна и широта брачного круга, а следовательно, и уровень генетич. разнообразия в нём. Ориентируясь, хотя бы частично, на психофизиологические (темперамент и т. д.), морфологические (тип телосложения, расовые особенности) и др. свойства, прямо или косвенно связанные с генотипом, человек тем самым производит неслучайный выбор из окружающего его разнообразия генотипов. Наибольшая избирательность наблюдается при близкородств. браках - инбридинге. Особенно высока его частота в изолятах, где преобладают внутренние (эндогамные) браки (их частота достигает почти 100% ). В этом случае сама традиция эндогамии, несмотря на запрещение явно родственных браков, неминуемо порождает инбридинг. Чем меньше генетически эффективная числ. изолята, тем с течением времени всё более родственными становятся браки, и всё более увеличивается генетич. однородность популяции. Уровень наследств. полиморфизма в таком изоляте сокращается, и популяция оказывается высокоадаптированной к узкому диапазону условий окружающей среды. Известны случаи, когда популяции, оказавшись на историч. окраинах мира и утратив в условиях изоляции нек-рую долю наследств. полиморфизма (в частности, иммунологического), при контакте с пришлыми группами нас. ценой больших потерь адаптировались к изменившейся эпидемиол. обстановке.

Широта брачного круга может сказываться и на таких признаках потомства, к-рые лишь частично определяются генотипом. С широтой брачного круга, т. е. с уровнем генетич. различий родителей, до определ. степени связаны показатели физич. развития детей, выносливости, устойчивости к стрессу, трудоспособности. В уровне этих различий, судя по влиянию на потомство, существует свой оптимум, означающий существование оптимума и в размерах круга брачных связей.

Генетические аспекты семейной структуры. Главный метод изучения закономерностей наследств. передачи признаков у человека - анализ распределения признаков у членов семьи в зависимости от степени их родства. Если признак, будучи генетич. маркёром, не влияет на подбор супружеских пар, то доля родительских пар с определ. сочетанием маркирующих признаков обусловлена только частотой, с к-рой распространены в нас. гены, кодирующие эти признаки. Напр., группы крови человека, обозначаемые символами О(I), А(II), В(III) и AB(IV), кодируются тремя аллельными генами О, А и В. Распространение этих трёх генов в мировом нас. изучено особенно хорошо в силу их значимости для службы переливания крови. Семейная структура нас. локальной ли популяции, народа, страны или мира в целом в отношении признака групп крови представлена 16 генетически разл. типами супружеских пар. Частота каждого из этих типов всецело зависит от частоты трёх аллельных генов А, В и О. Так, зная, что в Зап. Европе эти гены представлены в генофонде в соотношении 26% (А), 6% (В), 68% (О), а в Юж. и Вост. Азии в соотношении 20% (А), 20% (В) и 60% (О), можно заранее предсказать, что семья, где, напр., мать группы крови О(I) и отец группы крови А (II), в Зап. Европе составляют ок. 20%, а в Юж. и Вост. Азии - ок. 10% всех супружеских пар. В семьях с супружескими парами этого типа часты случаи патологии повторных; и многократных беременностей и родов на почве иммуногенетич, несовместимости родителей. Социально значимые аспекты одного этого факта проявления генетич. закономерностей в семейной структуре нас. очевидны, Т. о., существует связь между частотой, с к-рой гены представлены в генофонде нас., частотами генотипов людей и частотами генетически различных типов семей, передающих в следующее поколение определённую долю генов генофонда. Величина помех в передаче генетической информации в поколениях обратно пропорциональна числу детей в семьях и прямо пропорциональна степени различий семей по числу детей.

Родство в семье имеет определ. генетич. меру, определяющую долю общих генов у любых двух членов семьи, связанных общностью (даже отдалённой) происхождения. Наиболее распространённые типы родства могут быть выражены долей генов, унаследованных от общего предка. Это имеет значение в вопросах регулирования браков, в случае наследств, заболеваний и при медико-генетич. консультировании относительно риска заболевания, отмеченного в семье.

Генетические аспекты рождаемости. Индивидуальное развитие (онтогенез) человека находится под генетическим контролем, в наибольшей мере проявляющимся в ранние фазы - от образования зиготы (оплодотворённой яйцеклетки) до рождения и раннего детства. Такой контроль наиболее ясно выступает в явлении генетич. определения (детерминации) пола системой двух т. н, половых хромосом (одной, полученной от отца, другой - от матери). Генетич. детерминация пола происходит в момент слияния родительских половых клеток и зависит от того, в каком сочетании половые хромосомы родителей оказались в новой зиготе. Генетически контролируется также взаимодействие плода с материнским организмом. По оценкам, не менее 10% всех зачатий оканчивается спонтанными абортами, обусловленными генетич. несовместимостью матери и плода. Менее выраженная генетич. несовместимость сказывается в осложнённом протекании беременности и родов. Наиболее известный пример проявления генетич. факторов в беременности и рождаемости - резус-несовместимость матери и плода, а значит и супругов, возникающая в силу полиморфизма генов, контролирующих резус-группы крови. Этот вид генетич. несовместимости особенно част в нас. Европы, Неравная плодовитость разл. генотипов способна в ряду поколений изменить генофонд путём преимуществ, распространения одних и убыли др. генов.

Генетические аспекты смертности. Одни гены, унаследованные человеком от родителей, функционируют на протяжении всей жизни, другие - лишь на определ. этапе онтогенеза, третьи, присутствуя в генотипе, могут так и не проявиться в фенотипе. Хотя все гены не меняются в течение жизни организма, в разных возрастных группах нас. наблюдаются различия в частоте разных генотипов. Причина этого в неодинаковой выживаемости индивидуальных генотипов. Она наиболее очевидна, когда организм оказывается носителем т н. летальных генов, приводящих к его гибели. В др. случаях определ. генотипич. комбинации в определ. среде в той или иной мере снижают жизнеспособность и тем самым влияют на индивидуальную продолжительность жизни. В популяциях, существующих в стабильной среде, повышенная смертность отд. генотипов компенсируется их повышенной плодовитостью и, т. о., не затрагивает генетич. различий между поколениями. В иных условиях изменение частоты генотипов в популяции отражает направление её генетич. адаптации к изменениям окружающей среды. В человеческом обществе, прилагающем максимум усилий в борьбе со смертностью, генетич. причины смертности в наибольшей мере сказываются на нач. этапах онтогенеза.

Причиной неодинаковой выживаемости генотипов является также разл. степень устойчивости н подверженности людей заболеваниям, хотя преимущество одних генотипов перед другими в этом отношении не является ни абсолютным, ни постоянным. Неравная жизнеспособность разных генотипов - один из механизмов, поддерживающий наследств, полиморфизм в популяциях человека, причём величина различий в степени жизнеспособности обычно порядка одного - неск. %. В нек-рых случаях (при появлении в среде патогенного фактора) соотношение в выживаемости генотипов достигает десятков %. Наиболее известный пример такого рода связан с серповидно-клеточной анемией - болезнью, первопричина к-рой в мутации одного из генов, кодирующих синтез гемоглобина. Если у к.-л. индивида в обеих гомологичных хромосомах присутствует мутантный ген (Hb^S), то такой индивид страдает тяжёлой анемией и, как правило, не доживает до зрелости. Т. о., при генотипе Hb^S Hb^S весь гемоглобин принадлежит к аномальному типу и разница в выживании такого генотипа по сравнению с нормальным Нb^A Нb^A составляет практически 100%. Однако в условиях тропич. Африки и субтропич. Средиземноморья разница в выживании меньше 100% в силу низкой устойчивости нормального генотипа Нb^A Нb^A к поражению малярийным плазмодием, для развития к-рого аномальный гемоглобин представляет менее подходящую среду, чем нормальный. Наиболее жизнестойки индивиды с генотипом Hb^A Hb^S, у к-рых ген Нb^A обеспечивает образование норм, гемоглобина, а ген Hb^S защищает от поражения малярийным плазмодием.

Генетические аспекты воспроизводства населения. В понятиях Г. ч. воспроиз-во нас. есть воспроиз-во генов человека в ходе смены поколений. Генетически ключевыми единицами в воспроиз-ве нас. являются элементарные популяции, дифференц. рост к-рых в ходе воспроиз-ва ведёт к неодинаковому распространению в нас. генов из того или иного генофонда. Поскольку элементарные популяции человека не существуют вне этносов, в их неравном воспроиз-ве отражено неравное же воспроиз-во этнич. генофондов, необратимо меняющее генетич. свойства нас., что сказывается не только в постепенном изменении физич. облика поколений, но и в нарушении устойчивости к патогенным факторам среды. Генетически значимая единица времени в воспроиз-ве - поколение. В воспроиз-ве генов нового поколения участвуют обычно 2 из 3-4 одновременно сосуществующих поколений, что сокращает возможность резких изменений в генетич. структуре нового поколения и обеспечивает большую генетич. преемственность между поколениями. Охрана генетич. механизмов воспроиз-ва - ключевое условие поддержания нормального физич. состояния поколений. Посредством воспроиз-ва нас. из отдалённого прошлого в настоящее и будущее передаются древние гены, обусловливающие физич. и психич. единство и целостность человечества во всём его многообразии. Воспроизводством могуг быть подхвачены и новые гены, возникающие в результате мутаций. Систематический контроль за частотой генных мутаций - один им методов оценки генетического сосюя-ния среды и нормального хода воспроизводства.

Генетические аспекты миграции и расселения населения. Миграция нас. приводит к миграции генов человека. Миграция генов в популяцию, изменяя генофонд, формируя новые генотипы, меняя установившиеся в поколениях соотношения приспособлеyнностей генотипов, усиливая дифференц. плодовитость и выживаемость, выступает как фактор, воздействующий на течение генетич. процесса в популяции. Различают интенсивность и генетич. эффективность миграции. При одинаковой интенсивности генетич. эффективность миграции тем больше, чем больше генетич. своеобразие популяций, обменивающихся генами, а генетич. своеобразие тем больше, чем больше размерностей у пространства, в к-ром происходит миграция. Социальная природа человека способствует увеличению числа размерностей миграц. пространства св. двух-трёх, свойственных популяциям др., организмов, однако она же создаёт условия и стимулы к преодолению этого пространства, разделяющего популяции. Негритянское гетто Нью-Йорка, азиат. кварталы Сан-Франциско, Ист-Энд и Уэст-Энд Лондона, Замоскворечье и Белый город дореволюц. Москвы - всё это не столько территориально, сколько социально разобщённые пространства, в к-рых происходят миграции генов, часто однонаправленные (напр., от белых американцев к чёрным, но почти никогда - обратно). Преодоление такого пространства оказывается часто более трудным, чем преодоление геогр. расстояний. Когда миграция перестаёт зависеть от любого рода расстояний между популяциями, её влияние, нивелирующее генетич разнообразие популяций, становится максимальным. В популяциях, генетич. развитие в к-рых протекает по стационарному типу, миграция выступает в качестве фактора, регулирующего уровень генетич. разнообразия, необходимый для поддержания адаптац. пластичности нас. в изменяющейся окружающей среде. Этот уровень оказывается единым для коренного нас. разных континентов и указывает на то, что в ходе истории был выработан оптимальный режим для всех генетич. процессов в нас. Такой режим обеспечивает распределение всего эволю ционно накопленного генетич. разнообразия нас. на внутрипопуляц. и межпопуляц. компоненты примерно в соотношении 90% а 10%. Такое же соотношение обнаружено в разл. популяциях животных и растений, что подчёркивает его уникальную эволюц. важность для выживания. Соотношение внутри- и меж-популяциопного генетич. разнообразия легко вычисляется из демографич. данных о миграции и числ. нас Поэтому эти данные могут служить для генетич. оптимизации миграции нас. и демографич. процессов в целом.

В череде поколений относительно изолированного автохтонного развития генофонд каждой популяции и каждой группы мирового нас. приобретает отличит, черты. Так сложились, напр., существенно разные генофонды нас. на терр. СССР к 3. и В. от Урала, проявляющиеся даже в антропологич. типах. Вместе с тем генофонд коренного нас. обширного р-на между Волгой и Обью являет промежуточные черты, сложившиеся в результате длившегося тысячелетиями просачивания и миграций генов между европ. и азиат. частями общего генофонда древнего нас. нашей страны. В эпоху Великого переселения народов миграция масс нас. центр.-азиат, и юж.-сиб. происхождения привела к широкому распространению генов из азиат. генофонда среди нас. Европ. части СССР и Европы в целом. Последствия этих миграц. процессов древности до сих пор отражены в геногеографии нас. Сев. Евразии. Считается, что вызванная этими миграциями перестройка генофонда нас. Европы сопровождалась изменением адаптац. свойств генотипов людей. Это проявилось, в частности, в распространении в нас. Европы резус-несовместимости матери и плода, к-рая не встречается в Азии и очень редка на крайнем 3. Европы у басков. Одно лишь это 'эхо' древних демографич. процессов, нарушивших естеств. ход и направление генетич. развития нас. Европы, требует сегодня особых профилактич. мероприятий по охране материнства и детства. В геногеографии мирового нас. отражены и многие др. события мировой демографич. истории.

Обращённая в будущее, Г. ч. даёт ключ к пониманию и оценке возможных отдалённых генетич. последствий совр. демографич. процессов.

Ниль Дж., Шэлл У., Наследственность человека, пер. с англ, М. 1958; Штерн К, Основы генетики человека, пер. с англ., М. 1965; Маккьюсик В., Генетика человека, пер. с англ., М. 1967; Бочков Н. П, Генетика человека, М. 1978; Л и Ч., Введение в популяц. генетику, пер. с англ., М. 1978; Беляев Д. К., Совр. наука и проблемы исследования человека, 'Вопросы философии', 1981, № 3; Сavа11i -Sforza L. L., Воrimer W. F., The genetics of human populations, S. F., 1977.

Ю.Г. Рычков.