20.3 Генетический дрейф

Дрейф генов – это изменение генных частот в ряду поколений, вызываемое случайными причинами, например малой эффективной численностью популяции. При ограниченной численности, отсутствии давления мутационного процесса, миграций и отбора в популяции может произойти случайная потеря или, наоборот, случайная фиксация одного из аллелей не только в первом, но и в последующих поколениях. Случайная потеря или фиксация – это крайние случаи; в промежуточной ситуации в популяции сохраняются оба аллеля, но их частота флюктуирует случайным образом. Однако если фиксация уже произошла, обратный процесс невозможен. Вероятность фиксации с увеличением числа поколений стремится к 1. Частными случаями генетического дрейфа являются эффект "бутылочного горлышка" и эффект "основателя", приводящие к резкому уменьшению генетического разнообразия. Для подразделенных популяций, по сравнению с панмиксными, характерно резкое снижение генетического разнообразия в отдельных субпопуляциях, а также увеличение доли гомозигот за счет уменьшения гетерозигот.

В настоящее время практически принимается за догму: если в популяции не распространена брачная ассортативность, а кровнородственные браки встречаются не чаще, чем в панмиксной популяции, то весь инбридинг складывается только за счет подразделенности популяций (FST). В этом случае влияние инбридинга на распространенность аутосомно-рецессивной патологии будет отсутствовать. Однако исследования, проведенные в русских популяциях, выявили не только подразделенность популяций, но и достоверные различия в отягощенности этих популяций редкими формами аутосомно-рецессивных заболеваний. Таким образом, основная масса случаев рецессивной патологии в русских популяциях обязана своим происхождением незначительной дифференциации популяций по частотам мутантных генов, отражающей некоторую предпочтительность заключения браков в пределах элементарных популяций.

20.4 Миграции

Равновесие генных частот в популяции предполагается при отсутствии миграций. Наряду с этим, между реально существующими популяциями человека постоянно происходит миграционный процесс, который вносит дополнительную генетическую изменчивость в популяцию и может приводить к изменению генных частот. Как правило, миграции способствуют выравниванию генных частот в популяциях и сдерживают процесс микродифференциации субпопуляций. Однако в некоторых особых случаях миграция может приводить к противоположной ситуации, когда определенную часть мигрантов составляют группы родственных индивидов. По современным представлениям, основанным на исследованиях полиморфной митохондриальной ДНК и ДНК Y-хромосомы в разных популяциях человека, миграции играли основную роль в становлении человека как вида

В настоящее время существует несколько моделей генетической структуры популяции, использующих в качестве основных характеристик миграции, степень изоляции и размер популяции.

"Островная модель" Райта [Wright S., 1951], предполагает подразделение вида на множество свободно скрещивающихся внутри себя субпопуляций, или на одну большую панмиксную популяцию ("материк"), окружённую множеством изолированных, генетически дифференцированных субпопуляций ("острова").

Модель "изоляции расстоянием" Малеко [Malecot G., 1973] предполагает, что население равномерно распределено по изучаемой территории, брачные миграции изотропны, а вероятность каждой миграции обратно пропорциональна расстоянию между местами рождения супругов. Сосредоточение населения в отдельных населённых пунктах ограничивает адекватность этой модели, однако этим обстоятельством можно пренебречь, если изучаемая территория и соответственно количество отдельных поселений на ней достаточно велико.

"Ступенчатая" или "лестничная" модель предложена М. Кимура и Дж. Вайсом (1964), как совокупность субпопуляций, расположенных в виде лестницы, причём каждая из субпопуляций обменивается мигрантами только с соседями.

В отличие от вышеперечисленных, при "шахматной" модели популяции панмиксия в пределах субпопуляций отсутствует [Бабков В. В. 1973]. В "иерархической" модели [Бунимович Л.А. 1975], популяция подразделяется на несколько субпопуляций, при этом, каждую из них можно отнести к определённому классу (уровню). Из субпопуляции первого уровня может существовать миграция в субпопуляции любого уровня, из субпопуляции второго уровня - в субпопуляции не ниже второго уровня. Обратные миграции (с высшего уровня на низший) в реальных ситуациях возможны, однако обычно они так малы, что ими можно пренебречь.

В настоящее время считают, что наиболее адекватной моделью системы подразделенных популяций является модель матричных миграций [Cavalli-Sforza L.L., Bodmer W.F., 1971].

В связи с социально-экономическим развитием общества и ростом урбанизации, интенсивность миграций возрастает с каждым днем. Ряд исследователей занимались изучением популяционной структуры больших городов России [ Курбатова О.Л. и др., 1997; Победоносцева Е.Ю. и др., 1998). По мнению авторов, увеличение среднего радиуса миграции произошло главным образом за счет увеличения доли "дальних" миграций. Показано, что степень изоляции расстоянием крайне незначительна и обнаруживает тенденцию к снижению.

Исследование распространенности наследственных заболеваний в Узбекистане показало, что высокая встречаемость аутосомно-рецессивных болезней может быть обусловлена значительным коэффициентом инбридинга, но ожидавшегося в этой связи локального накопления отдельных нозологических форм не обнаружено [Гарькавцева Р.Ф. и др., 1986]. Такой феномен можно объяснить предположением о действии какого-то механизма, который бы постоянно нарушал географическую изоляцию, но не снижал при этом коэффициента инбридинга. Для генетической эпидемиологии изучение миграций представляет интерес в связи с влиянием на географические особенности распространения мутантных генов.