Факультет

Студентам

Посетителям

Влияние внешних условий на фены

На пути реализации наследственной информации от гена к фену для фенетики есть и другие сложности помимо плейотропии.

Речь идет прежде всего о явлении, которое можно назвать «онтогенетическим шумом»: возникновении псевдофенов, или «ложных» фенов, т. е. таких дискретных признаков фенотипа, которые не могут вообще маркировать данный генотип.

Английский генетик Г. Грюнеберг в 1950—1960 гг. сравнивал разные линии лабораторных мышей (максимально однородные генетически в результате близкородственного разведения) по встречаемости мельчайших вариаций в строении скелета. Такими вариациями было развитие какого-либо отростка на костях, прохождение группы кровеносных сосудов в данном месте скелета через одно большое или два малых отверстия, расположение определенных отверстий для прохождения кровеносных сосудов и нервных стволов, различные аномалии зубной системы и т. п.

Оказалось, что все эти вариации относились к числу «пороговых». Как только в процессе эмбрионального развития тот или иной зачаток будущей структуры достигал определенной величины, формирование будущей структуры осуществлялось непременно: возникал отросток, большое отверстие разделялось перегородкой надвое и т. п. Если же зачаток структуры в эмбриогенезе не достигал этой определенной величины, подобные признаки не появлялись у взрослого организма. На величину зачатка оказывали влияние как многочисленные взаимодействующие гены, так и внешние факторы. Однако окончательную детерминацию признака в конце концов можно было считать генетической, поскольку изученные инбредные линии мышей хорошо различались по частотам таких фенов, и эти различия передавались по наследству.

Один из примеров такой детерминации — процессы, ведущие к присутствию или отсутствию третьего коренного зуба у домовой мыши, изученные английским генетиком Р. Берри (выводы приложимы и к развитию этого зуба у человека). Кроме генов, непосредственно влияющих на формирование третьего зуба, на его развитие оказывают влияние три «главных» гена из трех разных хромосом, а также многочисленные гены, определяющие величину тела матери. На определенных этапах развития «в игру» вступают внешние факторы, такие, как число одновременно развивающихся зародышей, условия развития в матке, диета матери в течение лактации. «Порог», после которого развитие или потеря третьего зуба происходит обязательно и уже не зависит от каких-либо влияний, наступает на пятый день после родов: к этому времени взаимодействием генетических и внешних факторов уже окончательно предопределено, появится ли через 16—23 дня зуб или нет.

В качестве последнего из этой серии примеров рассмотрим проявление фена «врожденный вывих бедра» у человека. Известно, что одна группа из 4 генов влияет на развитие тазобедренного сустава (головки бедра и суставной впадины на тазе), другая группа из 4 генов влияет на развитие мышц и связок. Изменение любого из этих восьми генов приводит к появлению признака «врожденный вывих бедра» — типичного фена, по частотам которого различаются отдельные популяции человека. Однако к появлению вывиха бедра при рождении ведут, по крайней мере, три группы внешних факторов, никак не связанные с врожденными особенностями данного генотипа: 1) наличие повышенного уровня эстрогенов в крови матери (влияет только на новорожденных девочек); 2) порядок родов и 3) положение плода в матке. К этому можно добавить, что к вывиху бедра ведет и неправильное пеленание в первые дни после родов.

Влияние генотипической среды и условий развития организма проявляется, таким образом, как в экспрессивности (степени выраженности) отдельных аллелей, так и в их пенетрантности (частоте проявления), что неизбежно отражается на проявлении и частоте соответствующих фенов. Отсюда проистекает всегда существующая некоторая неопределенность в выделении фенов — это как бы «цена» отказа от изучения каждого признака генетически, с применением методов скрещиваний в чреде поколений. Однако преувеличивать значение этой неопределенности (уровня «онтогенетического шума» в реализации фенов) не следует. По-видимому, сложность взаимодействия внешних факторов в процессе онтогенеза настолько велика, что эти факторы должны каким-то образом компенсировать влияние друг друга, взаимно нивелировать свое влияние. Это положение было теоретически доказано шведским математиком Т. Сьеволдом (1977). В общей форме ясно: если бы это было иначе, никакого стабильного развития, которое наблюдается от поколения к поколению у каждого вида живых существ (и в результате которого у детей даже родинки появляются на тех же местах тела и повторяются особенности жестов, походки и тембра голоса, что и у родителей), никогда не наблюдалось бы. Однако практическая возможность появления «ложных» фенов никогда не должна игнорироваться исследователем.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: