МОДЕЛЬ ОДНОГО ГЕНА В ПСИХОГЕНЕТИКЕ
Количественные генетические модели позволяют описать измеряемые эффекты различных генотипов, возможных в отдельно взятом
локусе, и суммировать эффекты всех локусов, контролирующих тот
или иной поведенческий признак. Причем количество локусов, контролирующих данный признак, обычно неизвестно, и чаще всего ученые делают допущение о том, что генетический контроль большинства поведенческих признаков осуществляется большим количеством генов, вклад которых в дисперсию изучаемого признака примерно одинаков. Одним из характерных признаков количественных генетических моделей является то, что они предполагают существование нормально распределенных фенотипических значений признаков, контролируемых множеством генов, эффекты которых, в свою очередь, опосредованы средовыми влияниями. Многолетние психологические исследования показали, что распределение большинства поведенческих признаков действительно соответствует нормальной кривой. Поэтому допущение о нормальности распределения признака, контролируемого большим количеством генов и значимых средовых влияний (т.е. являющегося мультифакторным), — психологически адекватная и статистически удобная модель для психогенетики. Важно заметить, что ожидаемая от полигенной системы нормальность распределения, будучи статистически удобной и эмпирически оправданной, не зависит от количества генов, контролирующих эту систему. Как статистические характеристики, так и теоретические положения, лежащие в основе моделей количественной генетики, одинаково правомерны для моделей, содержащих 1, 2, 25 или более генов. Именно поэтому мы начнем изложение основных признаков количественной генетики с рассмотрения модели одного гена и только потом перейдем к модели множественных генов (так называемой полигенной модели).
Генотипическое значение. Генотипическим значением называется
некоторое количественное значение, приписываемое определенному
генотипу. Так, в рамках простейшей двуаллельной системы (А и а)
существуют два параметра, определяющие измеряемые эффекты трех
возможных генотипов (АА, Аа и аа). Этими параметрами являются
параметр d, представляющий собой удвоенную разницу между гомозиготами АА и аа, и параметр h, определяющий измеряемый эффект гетерозиготы Аа таким образом, что он не является точным усредненным эффектом двух гомозигот, Средняя точка между двумя гомозиготами, точка т, отражает среднее эффектов двух гомозиготных генотипов. Параметры d и h называются эффектами генотипов.
Графически соотношение трех генотипов показано на рис. 8.1. Если в локусе отсутствует доминантность, то h будет равняться нулю, а значение генотипа Аа будет соответствовать значению в точке т. При полной доминантности значение Аа будет равняться значению АА. Если же доминантность А частичка, то Аа будет находиться ближе к точке АА (или аа, в зависимости от направления доминантности) и значение h будет положительным.
Приведем пример. Предположим, что известны гены, которые влияют на вес человека. Предположим также, что нормальный вес женщин среднего роста составляет 48-70 кг, т.е. разница между максимальным и минимальным значениями по весу равна 22 кг. Теперь предположим, что гены, контролирующие вариативность веса человека, расположены на каждой из 22 аутосомных хромосом (по одному на каждой), причем все гены вызывают примерно одинаковые эффекты. Тогда в рамках нашей гипотетической системы гомозиготы по каждому из изучаемых генов вкладывают примерно ± 1/2 кг (от средней точки), в зависимости оттого, являются они гомозиготами по аллелям, обозначаемым
заглавной буквой (АА, ВВ, СС и т.д. — обладание этими генотипами повышает рост), или гомозиготами по аллелям, обозначаемым строчными буквами (аа, bb, cc и т.д. — обладание этими генотипами понижает рост). Рассмотренный пример, однако, невероятен по крайней мере по двум причинам: во-первых, генов, контролирующих вариативность веса человека, мы не знаем и, во-вторых, в реальной ситуации вклады генотипов, скорее всего, будут меньше или больше,
чем 1/2 кг, затрудняя подсчет генотипического значения.
Модели генетики количественных признаков, во всяком случае в
их классическом варианте, не являются ни средством идентификации
конкретных генов, контролирующих вариативность признака, ни средством точного определения вклада каждого генотипа. Эти модели решают другую задачу, а именно задачу определения общего вклада
генотипа в вариативность изучаемого признака в популяции.
Аддитивное генотипическое значение. «Аддитивное генотипическое
значение» представляет собой фундаментальное понятие количественной генетики, поскольку оно отражает, насколько генотип «истинно наследуется». Аддитивный (суммарный) эффект генов представляет собой не что иное, как сумму эффектов отдельных аллелей. Более точно, аддитивное генотипическое значение есть генотипическое значение, обусловленное действием отдельных аллелей данного локуса.
Генная доза генотипа подсчитывается на основе того, сколько аллелей определенного типа (например, аллелей А) присутствует в данном генотипе. Если наличие определенного аллеля в генотипе увеличивается на 1 (как это происходит, например, в случае перехода от
генотипа аа к генотипу Aа), то аддитивное значение увеличивается
на некоторую определенную величину. На рис. 8.2 дана графическая
иллюстрация аддитивного генотипического значения при отсутствии
доминантности. Эффект генотипа аа = -d, поэтому эффект аллеля
(гена) а = 1/2(—d); эффект генотипа АА = d, поэтому эффект аллеля
А = 1/2(d); соответственно, эффект генотипа Аа = 1/2(d) + 1/2(-d) = 0.
Заметим, что аддитивные генные значения зависят от частоты
встречаемости аллелей в популяции. При отсутствии доминирования
аддитивный эффект полностью определяет генотипическое значение.
Доминантность, однако, вносит самые разные отклонения от ожидаемых значений, — об этом пойдет речь ниже.
Теперь допустим, что каждый аллель генотипа имеет некоторый
средний эффект. В этом смысле аддитивное генотипическое значение
представляет собой сумму средних эффектов каждого аллеля для
всех аллелей, входящих в генотип. Каждый аллель характеризуется определенным аддитивным эффектом, соответственно, при
унаследовании определенного аллеля от родителя ребенок наследует и аддитивный эффект этого аллеля, т.е. вклад аллеля в генотип ребенка будет таким же, каким был его (аллеля) вклад в генотип родителя. И неважно, сколько (много или мало) аллелей присутствует в данном локусе или сколько локусов вовлечено в контроль вариативности по тому или другому признаку. Иными словами, аддитивное генотипическое значение представляет собой не что иное, как сумму вкладов каждого аллеля в генотип.
Доминантные отклонения. Доминантные отклонения есть мера того,
насколько генотип отличается от своего ожидаемого аддитивного значения.
Доминантные отклонения — это разница между ожидаемыми и наблюдаемыми значениями генотипов. Феномен доминантности допускает, что два аллеля одного локуса могут взаимодействовать друг с другом и тем самым менять генотипическое значение, которое наблюдалось бы в том случае, если бы они были независимы друг от друга и делали независимые вклады в генотипическое значение. Так, в результате взаимодействия аллелей Аа наблюдаемое генотипическое значение меньше того, которое ожидалось бы при условии полной доминантности. Напротив, значения АА и аа выше ожидаемых при допущении, что аллель А полностью доминантен по отношению к аллелю а.
Доминантность обязана своим возникновением уникальному сочетанию аллелей в данном локусе. Очевидно, что генотип потомка,
наследующего только один аллель от каждого из родителей, в подавляющем большинстве случаев не может воспроизвести уникальность генотипа одного из них. Поэтому потомки будут отличаться от своих родителей в той мере, в какой аллели данного локуса не суммируются линейным образом при определении генотипического значения.
