Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Мешкова Т.М., Психогенетика - файл Психогенетика_ Тема 6_ Измерение сходства и различий между родственниками.htm


Мешкова Т.М., Психогенетика
скачать (2684.4 kb.)

Доступные файлы (13):

Психогенетика_ Программа курса.htm100kb.27.09.2005 15:55скачать
Психогенетика_ Тема 10_ Элементарные психические функции_ Психофизиологические и двигательные функции.htm99kb.27.09.2005 15:58скачать
Психогенетика_ Тема 11_ Интеллект и когнитивные характеристики_ Темперамент и личность.htm107kb.27.09.2005 15:59скачать
Психогенетика_ Тема 12_ Психогенетические исследования нарушенного поведения.htm107kb.27.09.2005 15:59скачать
Психогенетика_ Тема 1_ Введение в предмет.htm160kb.27.09.2005 15:55скачать
Психогенетика_ Тема 2_ Признаки в популяциях.htm27kb.27.09.2005 15:56скачать
Психогенетика_ Тема 3_ Генетическая основа простых качественных признаков_ Материальный субстрат наследственности.htm104kb.27.09.2005 15:56скачать
Психогенетика_ Тема 4_ Генетические основы количественной изменчивости.htm142kb.27.09.2005 15:56скачать
Психогенетика_ Тема 5_ Фенотипическая структура популяции и математическое моделирование в психогенетике.htm67kb.27.09.2005 15:56скачать
Психогенетика_ Тема 6_ Измерение сходства и различий между родственниками.htm72kb.27.09.2005 15:57скачать
Психогенетика_ Тема 7_ Экспериментальные схемы генетико-популяционных исследований.htm115kb.27.09.2005 15:57скачать
Психогенетика_ Тема 8_ Методы, использующие молекулярно-генетические технологии и моделирование на животныхй.htm102kb.27.09.2005 15:57скачать
Психогенетика_ Тема 9_ Генотип и среда в индивидуальном развитии.htm160kb.27.09.2005 15:57скачать

Психогенетика_ Тема 6_ Измерение сходства и различий между родственниками.htm


^

РАЗДЕЛ IV. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ПСИХОГЕНЕТИКИ


Основной целью психогенетических исследований является объяснение происхождения индивидуальных различий в психических и психофизиологических характеристиках человека. Для этого, во-первых, необходимо выяснить, какой вклад в изменчивость вносят наследственные и средовые факторы, и, во-вторых, по возможности попытаться объяснить механизмы влияния наследственности и среды на изучаемые характеристики.
          Какими методами пользуется современная психогенетика для ответа на эти вопросы? До недавнего времени в распоряжении психогенетики имелись лишь генетико-эпидемиологические подходы, позволяющие работать на уровне популяций. При этом возможности для поиска механизмов наследственности были весьма ограниченными. Сейчас в связи со стремительным прогрессом молекулярно-генетических технологий генетика человека, и психогенетика в том числе, обогатились множеством новых методических приемов, открывающих широкие перспективы для проникновения в природу наследственных механизмов, участвующих в формировании психических особенностей человека.
          В этом разделе будут рассматриваться, прежде всего, методы, традиционно используемые психогенетикой в рамках генетико-эпидемиологического подхода (близнецовый, семейный, метод приемных детей). Современные молекулярно-генетические методы будут рассмотрены менее подробно.
^

ТЕМА 6. ИЗМЕРЕНИЕ СХОДСТВА И РАЗЛИЧИЙ МЕЖДУ РОДСТВЕННИКАМИ

^

6.1. Семейное и генетическое сходство


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. Прежде чем начать знакомство с конкретными экспериментальными методами психогенетики, рассмотрим, что лежит в основе сходства и различий между родственниками, и остановимся на некоторых особенностях измерения сходства.
          Если мы предполагаем, что в основе изменчивости какого-либо признака лежит генетический компонент, то можно ожидать, что родственники будут более похожи по данному признаку, поскольку у них, скорее всего, имеются какие-то одинаковые гены, унаследованные от общего предка. У членов одной и той же семьи, помимо общих генов, как правило, имеются и общие средовые условия. Если признак небезразличен к влиянию среды, то на сходство родственников по этому признаку будут оказывать влияние не только общие гены, но и общая среда. Таким образом, семейное сходство включает в себя наследственный и средовой компоненты. Это создает определенные методические трудности в определении роли генов в формировании семейного сходства. Когда мы имеем дело с растениями или экспериментальными животными, мы легко можем нейтрализовать те воздействия, которые приводят к средовому сходству, поскольку имеем возможность выращивать потомство в любых необходимых условиях среды. Но мы не можем так поступить с семьями людей. Поэтому на формирование сходства между родителями и детьми, братьями и сестрами, близнецами и т.д. неизбежно будет влиять общая среда.
          Необходимо различать сходство семейное и сходство генетическое. Многие черты являются семейными, не будучи наследственными. Например, в религиозных семьях чаще всего и родители, и дети исповедуют определенную религию, посещают храм и совершают религиозные обряды, но вряд ли кто решится утверждать, что такого рода поведение наследуемо, поскольку наблюдается у членов одной семьи. Это типичный случай семейного, но не генетического сходства.
          Классическим стал пример семейного сходства, которое долгое время считалось генетическим, но при более детальном рассмотрении оказалось чисто средовым - это болезнь куру. Она представляет собой прогрессирующее нервное расстройство со смертельным исходом. До недавнего времени заболевание часто встречалось в одной из областей Новой Гвинеи. Болезнью чаще всего поражались члены одной семьи, причем основную часть пораженных составляли женщины. Данные статистики заболевания вполне соответствовали модели наследственной болезни с половыми различиями в экспрессивности (т.е. различной степени выраженности действия гена) у гетерозигот. Позднее выяснилось, что эта болезнь вызывается вирусом, поражающим мозг, а семейный характер заболевания объяснялся существованием в этих племенах традиций каннибализма: родственники умершего человека съедали кусочки его мозга и таким образом заражались вирусом куру. После введения законов, запрещающих каннибализм, заболевание было почти полностью ликвидировано (Хрестомат. 6.1).
          Семейное сходство очень часто интерпретируют как наследственное, не имея к тому достаточных оснований. Причиной этого являются предвзятые социальные установки. Например, семейное сходство по степени религиозности или политическим убеждениям обычно не считается наследственной чертой, но вместе с тем многие уверены, что сходство между родителями и детьми в музыкальных способностях является следствием влияния общих генов, хотя в последнем случае, в принципе, возможно и иное, чисто средовое, объяснение. Как правило, в музыкальных семьях дети воспитываются в определенных традициях, которые предполагают раннее приобщение детей к музыке и стимулируют развитие музыкальности.
          Таким образом, семейное сходство - это лишь то, что мы наблюдаем; объяснить же происхождение этого сходства мы сможем лишь тогда, когда нам удастся разделить генетическую и средовую общность родственников. Для этого в генетике человека применяют ряд экспериментальных схем, позволяющих разводить наследственное и средовое сходство и тем самым осуществлять количественную оценку наследуемости. Прежде чем подробно познакомиться с этими экспериментальными методами, рассмотрим, что лежит в основе генетического сходства между родственниками.

^

6.2. Общие гены у родственников. Понятие о вероятности. Коэффициент родства


Мы знаем, что при оплодотворении и образовании зиготы происходит объединение хромосом и генов, находившихся в материнской и отцовской гаметах. В результате каждый ген индивида оказывается представленным двумя аллелями - одним материнским и одним отцовским. Таким образом, половина аллелей потомка получена им от матери и половина - от отца. Если в этой же семье рождается второй ребенок, то он также получает половину аллелей от матери и половину от отца, однако вследствие процессов рекомбинации, которые имеют место при образовании гамет, в зиготу попадает уже иной наследственный материал, другое сочетание аллелей, и второй ребенок практически никогда не обладает таким же генотипом, что и первый. Все же оба потомка одних и тех же родителей будут нести какую-то часть одинаковых генов. Число общих генов у потомков одних и тех же родителей определяется чистой случайностью, поскольку, как мы уже знаем, при образовании гамет в первом делении мейоза гомологичные хромосомы распределяются по гаметам случайным образом. Однако случайность не есть нечто неопределенное. Мерой случайности является вероятность.
          Все мы сталкиваемся в жизни со случайными событиями. Подбрасывая монетку, мы знаем, что сторона, на которую она упадет, определяется случайностью, но если продолжить опыт с монеткой много раз, то мы заметим, что примерно в половине случаев выпадет "орел", а в половине - "решка". В случае с монеткой вероятность того, что выпадет орел, равняется одному шансу из двух возможных. Говорят, что в этом случае вероятность события составляет 1/2. Если бросать игральный кубик, то вероятность того, что выпадет одна из граней, например "шесть", составит 1/6. Вообще вероятность какого-либо события выражается в виде дроби, в числителе которой стоит число благоприятных шансов, а в знаменателе - общее число шансов всех исходов события. При образовании гамет также происходят вероятностные события. Когда мы рассматривали дигибридное скрещивание в опытах Г. Менделя, то видели, что с равной вероятностью могут образовываться четыре типа гамет (см. табл 3.3 из темы 3). Иными словами, вероятность образования гамет с аллелями АВ, так же как и с остальными тремя сочетаниями аллелей (Ab, aB, ab), будет равна 1/4. В результате вероятностных событий, происходящих при образовании гамет, родные братья и сестры (сибсы) получают какое-то количество одинаковых аллелей. Поясним это на примере. Предположим, родители обладают различными аллелями одного и того же гена. Пусть у отца имеются аллели АВ, а у матери - СD. Гаметы отца могут нести либо аллель А, либо аллель В. Каждый из сибсов с равной вероятностью может получить как аллель А, так и аллель В. Понятно, что в среднем половина потомков будут нести аллель А и половина - аллель В. Соответственно вероятность того, что оба сибса будут обладать одним и тем же аллелем, составит 1/2. То же самое справедливо и для материнских аллелей - С и D (табл.6.1).

^ Таблица 6.1

Сочетание материнских и отцовских аллелей у потомков




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. Приведенный пример является лишь наглядной иллюстрацией. Коэффициент родства для сибсов, как мы видели, составляет 1/2, т.е. в среднем у сибсов 1/2 генов идентичны и получены от одного общего предка. Такой же коэффициент родства характерен и для пар родитель-потомок. Приведенный пример может служить иллюстрацией и в этом случае. Понятно, что только половина потомков будут нести тот же аллель, что и у одного из родителей. В нашем примере коэффициент родства родителей равен 0, т.к. аллели матери и отца не совпадают. В реальной жизни, особенно при близкородственных браках (например, между двоюродными сибсами), родители также могут обладать одинаковыми аллелями. Так, коэффициент родства между двоюродными сибсами составляет 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 таблице 6.2 приведены теоретически рассчитанные коэффициенты родства для различных пар родственников.

^ Таблица 6.2.

Теоретически рассчитанные коэффициенты родства для различных пар родственников

^ Типы родственников Теоретически рассчитанные коэффициенты родства
Монозиготные близнецы 1
Дизиготные близнецы, сибсы (братья и сестры), родители-дети 1/2
Деды /бабушки-внуки, дяди /тети-племянники, полусибсы* 1/4
Двоюродные сибсы 1/8

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 (Хрестомат. 6.2 и 6.3).

^

6.3. Способы количественной оценки фенотипического сходства между родственниками


Итак, сходство между родственниками возникает, с одной стороны, за счет общих генов, а с другой стороны, за счет общей среды. Чтобы количественно оценить степень сходства в парах родственников, чаще всего используют конкордантность и корреляцию. В некоторых случаях пользуются также регрессией.

6.3.1. Конкордантность


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 Риск заболевания Ш. особенно высок в подростковом возрасте (в 3-4 раза выше, чем на протяжении всей остальной жизни). На возраст 10-19 лет приходится 31-32% дебютов Ш.; риск заболевания у мальчиков в 1,5 раза выше, чем у девочек.');" onmouseout=nd(); href="javascript:void(0);">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: СМЗ = (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: СДЗ = (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. Если результаты подобных исследований оказываются статистически достоверными, можно предполагать наличие наследственной обусловленности заболевания.
          Коэффициенты конкордантности помогают определить риск заболеваемости для различных категорий родственников. Например, если для сибсов конкордантность по шизофрении составляет 10%, можно считать, что риск заболевания шизофренией у человека, имеющего брата или сестру, страдающих этим заболеванием, составит 1 на 10 случаев. Как правило, конкордантность для родственников сравнивается с встречаемостью болезни в популяции. Например, если было обнаружено, что заболеваемость шизофренией для родственников первой степени родства составляет 10%, а в популяции встречаемость этой болезни всего 1%, можно говорить о более высоком риске заболевания у родственников. В таблице 6.3. приведены частоты заболеваемости шизофренией для различных категорий родственников.

Таблица 6.3

Риск заболевания шизофренией у родственников больных
^ Родство с больным Коэффициент родства Частота* заболеваемости шизофренией (%)
Неродственники 0,00 0,85
Сводные сибсы** 0,00 1,80
Полусибсы 0,25 3,20
Сибсы 0,50 7,0-15,0
Родители 0,50 5,0-10,3
Дети*** 0,50 7,0-16,4
Внуки 0,25 3,0-4,3
Племянники или племянницы 0,25 1,8-3,9
Двоюродные братья или сестры 0,125 1,8-2,0

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=(СМЗ - СДЗ) / (100 - СДЗ) = (75 - 50) / (100 - 50) = 0,5.

          Итак, в приведенном примере коэффициент наследуемости (в широком смысле слова) равен 0,5.

6.3.2. Корреляция


При анализе количественных признаков сходство между родственниками оценивается с помощью корреляции. Мы уже упоминали об этом, когда обсуждали проблему ассортативности. Сейчас поговорим о корреляциях более подробно.
          В статистике коэффициент корреляции обычно используется для оценки меры связи между двумя величинами. Так, можно, например, задать вопрос, существует ли связь между двумя количественными признаками у человека, например, между густотой волос и ростом. Здесь возможны три варианта: 1) чем гуще волосы, тем выше рост, 2) чем гуще волосы, тем рост ниже, 3) эти признаки никак не связаны между собой. Если верно последнее утверждение, то мы бы сказали, что эти признаки не коррелируют. В первом случае можно говорить о положительной корреляции, во втором - об отрицательной. Основной принцип подсчета корреляции заключается в следующем. Возьмем, например, такие признаки, как рост человека и его вес. Предположим, что у группы индивидов мы провели соответствующие измерения и занесли данные в таблицу (табл. 6.4 ).

^ Таблица 6.4

Пример данных для вычисления коэффициента корреляции между ростом и весом

Индивид Рост(см) Отклонение от среднего Вес (кг) Отклонение от среднего
А 165 -7 58 -14
Б 168 -4 64 -8
В 170 -2 68 -4
Г 174 +2 76 +4
Д 176 +4 80 +8
Е 179 +7 86 +14
Среднее 172   72  

Рассматривая таблицу, мы можем заметить, что отклонение роста каждого человека от средней величины прямо пропорционально таким же отклонениям, относящимся к его весу. В этом примере рост и вес демонстрируют максимальную положительную корреляцию, величина которой равна +1,0. Если мы расположим значения в одном из столбцов в обратном порядке, то получим отрицательную корреляцию с величиной коэффициента, равной -1,0. Если мы в случайном порядке перемешаем все цифры, то корреляция будет близка к 0.
          Графически положительная корреляция между двумя величинами может быть представлена в виде линии с положительным наклоном (рис. 6.1а), при этом на осях Х и Y откладываются значения коррелируемых признаков; отрицательная корреляция может быть представлена в виде линии с отрицательным наклоном (рис. 6.1б), отсутствие корреляции выражается в отсутствии наклона соответствующей линии (рис. 6.1в). Таким образом, величина корреляции говорит нам о том, насколько отклонения от средней одной величины совпадают с отклонениями другой. (Напомним, что все, что связано с отклонениями от средних величин - это область, близкая к проблемам вариативности и измерениям дисперсии.) Однонаправленный характер отклонений приводит к возникновению высокой положительной корреляции. Вместе с тем величина коэффициента корреляции не несет никакой информации об абсолютных величинах двух признаков. Взглянув на таблицу, мы убедимся, что в колонках цифр абсолютные значения роста и веса отличаются примерно на сто единиц. Две переменные могут идеально коррелировать друг с другом, даже если каждое значение одной значительно больше, чем каждое значение другой. Это обстоятельство имеет непосредственное отношение к пониманию значений корреляций в оценке сходства между родственниками.
рисунок

При оценке сходства между родственниками измеряют не два признака у одних и тех же людей, а один и тот же признак в парах родственных индивидов. Ими могут быть близнецы, сибсы, родители и дети и даже неродственники, живущие в одной семье (имеются в виду семьи с приемными детьми) и т.д. Принцип же подсчета корреляций такой же. Важны не абсолютные величины признака, а отклонения от средней. Если отклонения однонаправленны, то и корреляция между родственниками будет высокой (Хрестомат. 6.4).
          В зависимости от типа родственников используется тот или иной тип ^ Коэффициент корреляции - математическая статистика для количественной оценки статистической связи между переменными. См. также Корреляция, Ковариация.');" onmouseout=nd(); href="javascript:void(0);">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
.

Так же как и в случае с конкордантностью, сопоставление коэффициентов корреляции МЗ и ДЗ близнецов дает возможность вычислить коэффициент наследуемости и соответственно оценить долю наследуемости в общей вариативности признака. Для оценки коэффициента наследуемости можно воспользоваться формулой Игнатьева: h2=2(rМЗ - rДЗ).

Итак, в генетике поведения мерой сходства между родственниками чаще всего является корреляция, которая не предполагает сходства в абсолютных величинах признака. Однако нередко в обыденном понимании сходство между родственниками отождествляется со сходством в абсолютных или средних величинах. Такое понимание сходства может приводить к неверной интерпретации получаемых результатов.
          Рассмотрим гипотетический пример, который иллюстрирует возможность возникновения некоторых заблуждений по поводу роли наследственных и средовых факторов в возникновении индивидуальных различий.
          Предположим, что группа детей из бедных семей была усыновлена группой родителей из средних или состоятельных слоев общества. Приемные родители по своему интеллектуальному потенциалу и материальным возможностям смогли обеспечить детям идеальные возможности для развития. Допустим, что, когда дети выросли, было произведено измерение коэффициента интеллекта у самих детей, а также у их биологических и приемных матерей. Предположим, что данные этого измерения оказались следующими (табл. 6.5).

^ Таблица 6.5

Показатели интеллекта у приемных детей и их родителей

Семья Дети Биологические матери Матери-усыновители
А 105 (-2) 95 (-2) 107 (0)
Б 106 (-1) 96 (-1) 105 (-2)
В 107 (0) 97 (0) 109 (+2)
Г 108 (+1) 98 (+1) 106 (-1)
Д 109 (+2) 99 (+2) 108 (+1)
  среднее x=107 среднее x=97 среднее x=107

Примечание. Величины в скобках есть отклонения от среднего.

В настоящем примере получается идеально высокая положительная корреляция (равная +1) между детьми и их биологическими матерями, поскольку в обеих этих группах наблюдается однонаправленность отклонений от среднего, что и создает высокую положительную корреляцию. Корреляция с матерями-усыновителями будет гораздо ниже. Однако если мы взглянем на абсолютные величины IQ, то легко можем заметить, что приемные дети как группа гораздо ближе к группе их матерей-усыновителей. Действительно, средние величины интеллекта в этих группах совпадают, тогда как в группе биологических матерей они гораздо ниже. Поскольку приемные дети имеют общую среду с усыновившими их матерями и не имеют таковой с их биологическими матерями, а по абсолютным величинам IQ оказываются гораздо ближе к матерям-усыновителям, сам собой напрашивается вывод о средовой детерминации интеллекта. Вместе с тем высокая корреляция между биологическими родственниками и отсутствие таковой у людей, не связанных генетическим родством, свидетельствуют о высокой наследуемости признака. В этом примере содержится основной парадокс данных количественной генетики: высокая наследуемость вполне может сочетаться с чувствительностью конкретных генотипов к средовым изменениям. Усыновление в семьи с более благоприятной средой вполне может привести к тому, что дети будут опережать своих биологических матерей по уровню восприятия, памяти, представления, воображения; 3) способность к решению проблем без проб и ошибок ("в уме"). Понятие И. как общей умственной способности применяется в качестве обобщения поведенческих характеристик, связанных с успешной адаптацией к новым жизненным задачам.');" onmouseout=nd(); href="javascript:void(0);">интеллекта. Вместе с тем легко заметить, что хотя дети оказались на другом уровне шкалы, они сохранили свои ранговые места в соответствии со своим биологическим происхождением. Таким образом, даже если индивидуальные особенности детей идеально коррелируют с особенностями их биологических родителей, эти дети как группа в среднем могут больше походить на родителей-усыновителей.
          В нашем примере данные генетики поведения говорят о том, что вариативность интеллекта в популяции в основном обусловлена вариативностью генотипов, а не вариативностью сред. Это тот вывод, который может сделать генетик. Но психолог, измерив средние величины интеллекта в группах детей и их приемных и биологических родителей, имеет полное право сказать, что наблюдаемое сходство по интеллекту между приемными детьми и их родителями-усыновителями обусловлено общей средой (общая среда в нашем примере только у приемных детей и матерей-усыновителей). Как ни странно, но выводы генетика и психолога абсолютно не противоречат друг другу, но для генетика мерой сходства является корреляция, которая указывает на то, что показатели интеллекта у родственников в популяции ковариируют, а для психолога такой мерой является сходство в абсолютных значениях или средних величинах интеллекта в группах приемных детей и их матерей-усыновителей, которое говорит о возможности среды влиять на фенотип в индивидуальном развитии. Среда, влияя на индивидуальное развитие каждого конкретного ребенка, приводит к увеличению сходства в абсолютных величинах признака между детьми и родителями-усыновителями. Однако наблюдаемые межиндивидуальные различия по интеллекту в данном примере должны быть объяснены генетическими различиями между индивидами. Основанием для этого и является высокая корреляция между биологическими родственниками.

6.3.3. Регрессия


Коэффициент корреляции не предполагает наличия какой-либо причинно-следственной зависимости между переменными. Если с увеличением переменной х наблюдается рост переменной y, то мы констатируем наличие положительной корреляции между этими переменными, однако на этом основании мы еще не можем утверждать, что увеличение у является следствием увеличения х. Например, в городах мы можем обнаружить, что количество кафе и столовых положительно коррелирует с количеством больниц и поликлиник. Естественно, из этого не следует, что общественное питание является причиной высокой заболеваемости населения, что и приводит к появлению новых лечебных учреждений. Просто количество тех и других заведений определяется численностью населения города: чем больше жителей, тем больше необходимо как кафе, так и поликлиник. Отсюда и высокая положительная корреляция. Таким образом, 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 уi = a + b( xi - x ), в котором нам необходимо определить величины а и b соответствующей линии регрессии. Независимая переменная (xi - 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 (рис. 6.2 и 6.3а, б.). 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.
рисунок

рисунок

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 (рис. 6.4). Это явление Ф. Гальтон назвал регрессией на среднюю.
рисунок


^

6.4. Условия соответствия коэффициента корреляции коэффициенту родства


Как мы уже говорили, выявление степени внутрисемейного сходства является основным методом количественной генетики. Основоположники биометрической генетики, начиная с Ф. Гальтона, ввели этот метод в обиход генетических исследований, практически ничего не зная о механизмах, приводящих к появлению сходства между родственниками. Сейчас мы знаем, что в основе фенотипического сходства лежит сходство генетическое, обусловленное общностью генов, полученных от одного предка (если, конечно, признак не целиком обусловлен средой, а все же зависит от действия генов). В 1918 г. английский генетик и статистик Р. Фишер показал, что результаты, полученные основоположниками биометрической генетики, могут быть объяснены именно с позиций менделевской генетики. Можно сказать, что в этом году две независимо развивавшиеся ветви генетики - менделевская и гальтоновская - наконец нашли путь к объединению. Заслуга Р. Фишера в том, что он показал, что ожидаемая степень сходства между родственниками объясняется полигенным наследованием, т.е. детерминацией признака не одним, а многими генами, и при определенных допущениях, о которых речь пойдет ниже, она соответствует коэффициентам родства. В основе этого лежат вероятностные процессы, происходящие при расщеплении и рекомбинации аллелей, открытые Г. Менделем. Оказалось, что регрессия (напомним, что это термин Ф. Гальтона) родителя к ребенку или ребенка к родителю, или сибса к сибсу, или других пар родственников соответствует доле общих генов у этих родственников, т.е. коэффициенту родства. Коэффициент корреляции равен корню квадратному из произведения двух регрессий, т.е. регрессии первой величины по второй и второй величины по первой . Коэффициент корреляции будет эквивалентен регрессии, когда две регрессии (например, ребенка к родителю и родителя к ребенку) равны. 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.

Итак, существует три условия, при точном соблюдении которых реально получаемые корреляции между родственниками должны совпадать с теоретически рассчитанными коэффициентами родства. Из всех количественных признаков человека лучше всего удовлетворяют этим условиям дерматоглифические узоры на пальцах. Каждый человек имеет свой индивидуально специфический характер дерматоглифических борозд (рис. 6.5). Этот рисунок закладывается на ранних этапах эмбриогенеза и впоследствии не претерпевает никаких изменений, т.е. не испытывает средовых модификаций. Распределение индивидов по числу борозд соответствует нормальному, гауссову, следовательно, мы можем предположить, что здесь имеет место чисто аддитивное наследование. Браки по такому признаку, естественно, не могут быть избирательными.
рисунок

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.

Выводы

  1. Сходство между родственниками, проживающими вместе, возникает за счет общих генов и общей среды и, следовательно, включает в себя наследственный и средовой компоненты. Необходимо различать сходство семейное и сходство генетическое.
  2. У родственников всегда имеются общие гены, полученные ими в силу происхождения от общих предков.
  3. Число общих генов у потомков одних и тех же родителей определяется чистой случайностью. Мерой случайности является вероятность.
  4. При образовании половых клеток (гамет) происходят вероятностные события. В результате родные братья и сестры получают какое-то количество одинаковых аллелей.
  5. 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.
  6. В психогенетических исследованиях для количественной оценки сходства между родственниками пользуются коэффициентами конкордантности, корреляции и регрессии.
  7. 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.
  8. 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.
  9. 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.
  10. Если регрессии родителя к ребенку и ребенка к родителю совпадают, то коэффициент регрессии будет эквивалентен коэффициенту корреляции.
  11. 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).
  12. В отличие от корреляции регрессия менее чувствительна к ассортативности.


^

Словарь терминов

  1. Семейное сходство
  2. Генетическое сходство
  3. Вероятность
  4. Коэффициент родства
  5. Конкордантность
  6. Дискордантность
  7. Пробанд
  8. Корреляция
  9. Регрессия
  10. Ассортативность


^

Вопросы для самопроверки

  1. Каким основным методом изучения наследственности пользуется генетика?
  2. Чем осложняются семейные сравнения в работе с человеком?
  3. Как можно интерпретировать наблюдающееся сходство у членов одной семьи?
  4. Приведите примеры семейного, но не генетического сходства.
  5. Какие вероятностные процессы, происходящие в клетках, лежат в основе сходства между родственниками? В каких клетках они происходят?
  6. Почему у родственников имеются общие гены?
  7. Что такое коэффициент родства?
  8. Какие законы генетики лежат в основе теоретически рассчитанных коэффициентов родства?
  9. Каковы величины коэффициентов родства для различных пар родственников?
  10. Почему близкородственные браки запрещаются законом?
  11. Какими способами оценки сходства между родственниками пользуются в случае качественных (альтернативных, дискретных) и количественных признаков?
  12. Как вычисляется конкордантность у близнецов?
  13. Мерой чего может служить конкордантность по различным заболеваниям?
  14. На каком принципе основывается подсчет корреляции?
  15. Приведите графические примеры положительной, отрицательной и отсутствия корреляции между признаками и между родственниками.
  16. Почему корреляция не является мерой причинно-следственных связей?
  17. Существует ли сходство в абсолютных значениях коррелирующих переменных?
  18. О чем может говорить высокая корреляция между родственниками?
  19. Рассмотрите пример с усыновлением и покажите отличие корреляции от сходства в абсолютных значениях.
  20. Почему в основе фенотипических корреляций могут лежать генетические причины?
  21. Что такое регрессия и как она применяется для оценки семейного сходства?
  22. Что такое регрессия на среднюю в исследовании Ф. Гальтона?
  23. Каково математическое соотношение между регрессией и корреляцией?
  24. Какие возможности открывает совместное применение регрессии и корреляции?
  25. Какие законы генетики лежат в основе теоретически рассчитанных коэффициентов родства?
  26. Когда теоретически рассчитанные коэффициенты родства должны совпадать с реальными корреляциями между родственниками?
  27. Если в генетической детерминации признака присутствуют эффекты доминирования или эпистаза, будут ли коэффициенты корреляции соответствовать коэффициентам родства?
  28. Приведите пример признака, по которому наблюдается реальное совпадение коэффициентов корреляции с коэффициентами родства.
  29. Что такое ассортативность?
  30. Приведите примеры признаков человека (в том числе и психологических), по которым наблюдается ассортативность.


^

Список литературы

  1. Левонтин Р. Человеческая индивидуальность: наследственность и среда. М.: Прогресс. 1993.
  2. Маккьюсик В. Генетика человека. М., Мир, 1967.
  3. Малых С.Б., Егорова М.С., Мешкова Т.А. Основы психогенетики. М.: Эпидавр, 1998.
  4. Равич-Щербо И.В., Марютина Т.М., Григоренко Е.Л. Психогенетика. М.: 1999.
  5. Фогель Ф., Мотульски А. Генетика человека. В 3 т. Т. II. М.: Мир, 1989-1990.
  6. Эрман Л., Парсонс П. Генетика поведения и эволюция. М.: Мир, 1984.


^

Темы курсовых работ и рефератов

  1. Дерматоглифика человека как количественный признак. История изучения и применения.




Скачать файл (2684.4 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации