ЛЕКЦИЯ №2
Этапы развития психогенетики I — Зарождение 1865 – 20-е годы XX в. Гальтон, Пирсон, в России Флоринский, Кольцов, Филипченко. Исследование родословных, создание инструментария для измерения психологических характеристик, евгеническое движение. II — Становление методов (20 - е – 30-е годы XX в.): окончательное оформление близнецового метода (Сименс), метода приемных детей, разработка статистических методов (Пирсон, Фишер, Райт и др.)
III — до 70–80-х годов. – Накопление фактов. IV — 80-е годы – кризис, связанный с несовершенством методов и спецификой исследований. Выход : пересмотр методической базы; компьютерное моделирование; изучение развития; изучение среды. V — Современность (постгеномная ПсГ). Изучение механизмов: клиника; картирование хромосом; анализ ДНК; привлечение методов молекулярной генетики, животные-модели.
Был заложен в конце 80-х годов ХХ века. Призван расшифровать нуклеотидные последовательности ДНК человека. В 2000 году усилиями ученых всего мира удалось «прочитать» геном человека. Психогенетика получила мощный методический аппарат для исследования глубинных механизмов наследования поведенческих и психологических характеристик человека. В настоящее время молекулярные исследования в психогенетике являются ведущими.
1990 – программа международного сотрудничества на 15 лет 1994 – опубликованы генетические карты сцепления ( плотность маркеров ) 2001 – публикация первого чернового варианта геномных последовательностей в Science ( компания Celera) и Nature ( Проект ГЧ ) 2003 – Проект ГЧ заявил об окончании секвенирования к 14 апреля – 50 –летию «Двойной спирали» Уотсона и Крика 2006 – Секвенирована последняя самая крупная хромосома ( № 1) – 224 мегабазы, 3141 генов, 991 псевдогенов
Психогенетика в России I — Евгеническое движение (Флоринский - 1865, Кольцов, Филипченко – 20-е годы XX в.) II — Труды Медико-генетического института 1930 – 1937 годы (Левит, Лурия). III — Запрет на исследования (до 60-х)
С.Г. Левит (1894 — 1937). Директор Медико - биологического ( Медико-генетическ ого) институт а. Руководил цитогенетическими близнецовыми, клиническими, исследованиями Репрессирован и расстрелян в 1937 г.
1972 г. – Создание лаборатории психогенетики в Институте Общей и педагогической психологии АПН СССР (ныне Психологический ин-т РАО). Основатель и руководитель - И.В. Равич-Щербо.
Основные направления исследований: свойства нервной системы; психофизиологические характеристики; психологические характеристики (интеллект, темперамент, когнитивные стили, личность); возрастная психогенетика (Московский близнецовый лонгитюд).
Структура науки ГЕНЕТИКА ПОВЕДЕНИЯ Генетика поведения животных Нейрогенетика Генетика поведения человека Психогенетика (в узком смысле слова) Клиническая генетика поведения
Методика «Открытое поле»
Методика «Лабиринт» (в различных вариантах)
C57BL/6 Линейные животные получены путем инбридинга (близко- родственное скрещивание) и генетически идентичны
Альма, Кармен, Анита, Аза -немецкие овчарки. Чабуш, Чаур, Чавркин - гиляцкие лайки. При скрещивании с нетрусливой возбудимой собакой Сос заметно расщепление
A и F – различные виды песни сверчков; B – E - песни гибридов
Активность гена c-fos в различных отделах мозга крыс в различные периоды времени после эпилептического припадка
Изучает общие принципы генетической и молекулярно-генетической регуляции индивидуального развития нервной системы: выбор клеткой пути развития, дифференцировки, установления систем связей.
1 – генетические системы внутри самого нейрона; 2,3 – генетические системы, внутри других нейронов и тканей, которые влияют на его дифференцировку через вырабатываемые ими продукты; 4 – генетические системы, эндокринных и нейроэндокринных органов, действующие через эффекты различных гормонов и др. веществ, проявляющих свою активность на уровне целого организма.
Организовал первую в мире медико-генетическую консультацию. Опубликовал несколько книг по генетике наследственных болезней нервной системы.
Директор Медико - биологического ( Медико-генетическ ого) институт а. Руководил цитогенетическими близнецовыми, клиническими, исследованиями
Автор первого в России учебника по медицинской генетике «Введение в медицинскую генетику» (1964 год); книг «Гениальность и генетика», «Педагогическая генетика», «Генетика этики и эстетики», в которых обсуждается роль врожденных свойств в формировании личности и их соотношение с факторами среды.
Синдром Дауна (хромосомные аномалии) Синдром Дауна : трисомия хромосомы 21 Одна из наиболее частых причин умственной отсталости : 1 на 1000 Средний IQ составляет 55
Больной фенилкетонурией Слабая пигментация кожи, волос, радужной оболочки глаз, умеренная степень олигофрении Олигофрения является следствием плейотропного (множественного) действия гена
Типичное лицо подростка с синдромом Мартина-Белл Хорошо заметны крупные уши и подбородок Умственная отсталость от слабой до умеренной степени
Болезнь сопровождается дегенерацией нервных клеток и образованием в мозгу амилоидных бляшек (амилоид – специфический белок) Схематическое изображение нормальной нервной клетки (справа) и клетки, пораженной болезнью Альцгеймера (слева)
Представлены две семьи: М – мать, О – отец, Р – ребенок. Хорошо заметны совпадения фрагментов ДНК детей с одним из родителей
Y- муж Х – жена a) – R>0 б ) – R<0 в) – R=0
В ыборк а супружеских пар в Соединенных Штатах ■ – муж; ● – жена; пунктирная линия – средняя
Горцы Дагестана
Частоты встречаемости одних и тех же признаков меняются от популяции к популяции На рисунке представлены популяци и коренных жителей Австралии и жителей России
Снимок времен Первой мировой войны Отряд из 175 солдат разбит на группы по росту, начиная с 144,4 см и до 187,8 см. Нижний ряд чисел указывает рост (в футах), а верхний – численность группы.
Рост близнецов (девушек-подростков) в американской популяции
Гистограмма реального распределения частот встречаемости значений коэффициент интеллекта IQ в популяции школьников г.Москвы N – число индивидов в данном классе измерений
Континуальные или дискретные ? Индекс массы тела - «ожирение» Артериальное давление – «гипертония» Плотность скелета – «перелом» Сахар крови – «диабет» Реактивность бронхов – «астма» Невротицизм – «тревога/депрессия» Способность к чтению – «дислексия»
непораженные пораженные Предрасположенность к болезни Единичный порог тяжел забол Предрасположенность к болезни Множественные пороги слабстеп. норма умер степ. Мультифакториальная пороговая модель болезни
До Менделя господствовала теория слитной наследственности. Ее придерживались Дарвин и Гальтон Гальтон Мендель Концепция Слитной н-сти Дискретной н-сти Объект Человек Растение Уровень иссл-я Популяция Семья Признаки Количественные Альтернативные (качественные) Законы Два закона Два (три) закона
Гальтон Мендель Теория Феноменологическая (описательная) Наиболее далеко отстоит от генного действия. Механизменная (высокий уровень обобщения, путь к раскрытию механизмов, высокая объясняющая сила). Породила: Статистику, биометрику, психометрику, дифференциальную психологию, генетику человека ( I этап), психогенетику Хромосомную теорию, цитогенетику, молекулярную генетику (изучение ДНК).
Первый закон Гальтона – закон регрессии (для роста, более 200 родительских пар, более 900 детей)
Законы Менделя (сформулированы не Менделем) Закон единообразия гибридов I поколения (выделяется не всегда) 2. Закон расщепления 3. Закон независимого комбинирования
На первых этапах развития генетики Гальтоновское и Менделевское направления развивались независимо и даже враждовали ( менделисты и биометрики )
До Менделя описаны явления: доминирования (Кёльрейтер, Найт, Нодэн, XVIII–XIX в.), расщепления (Госс, 1822 г. Нодэн, 1856 г.), независимого комбинирования (Сажрэ, 1825 г.). Кёльрейтер ( XVIII в.) первым ввёл в гибридизацию буквенные обозначения ( А, В, а, b ). Всё это подготовило почву для открытия Менделя.
Недостатки предшественников Менделя : ˜ Отождествляли наследственные факторы (гены) и признаки. ˜ Не применяли статистику. ˜ Выбирали не очень удачные объекты исследования (часто использовали межвидовую гибридизацию).
Основы успеха Менделя: – искусственная гибридизация растений; – удачный объект : «константные» формы гороха (чистые линии, 22 сорта); – удачный подбор признаков (7 пар альтернативных); – поэтапное исследование; – поголовное участие всего потомства в последующих этапах исследования; – всеобщий статистический учёт ; – введение разных буквенных обозначений для внешне одинаковых, но внутренне отличающихся форм растений. Результат — открытие закономерностей наследования.
Мендель первым развёл наследственные факторы и признаки
Опытный садик Г. Менделя во дворе монастыря в Брно Памятник Г. Менделю
Mendel’s experimental garden www.mzm.cz/engmzm/predmety/ mendel_fotografie.html Gregor Mendel, 1822-1884
Что делал Мендель? Первый этап – моногибридное скрещивание. (1 пара альтернативных признаков, К – красные цветки, Б – белые цветки). Искусственное опыление («константные») К х Б («константные») F 1 все К F2 3K : 1 Б (расщепление по внешним признакам) 3К = 1К + 2К 1Б, 1К – «константные» формы ( а, А ) 2К – «гибридные» формы ( Аа ) 1А : 2Аа : 1а (расщепление по внутренней сущности)
Мендель ввёл буквенные обозначения не по внешним признакам, а по внутренней сущности: А – константные доминантные, а – константные рецессивные Аа – гибридные. Получил расщепление А + 2Аа +а, что ему напомнило (А+а) 2 или (А+а) n, т.е. формула бинома, где n – номер поколения
Выводы Менделя: 1. Наследственные факторы парны (АА, аа, Аа) 2. В половые клетки попадает только один из них ( расщепление ) 3. Наследственные факторы не смешиваются (т.е. дискретны) и передаются из поколения в поколение в неизменном виде 4. Соединение наследственных факторов при оплодотворении равновероятно Современная запись с помощью решетки Пеннета Гаме-ты А а А АА Аа а Аа аа
Второй этап – дигибридное скрещивание (2 пары альтернативных признаков, ГЖ – гладкие жёлтые, МЗ – морщинистые зелёные). Искусственное опыление («константные») ГЖ х МЗ («константные») (АВ) (а b ) F 1 внешне все доминантные F2 9 ГЖ : 3 МЖ : 3 ГЗ : 1 МЗ ( расщепление по внешним признакам) МЖ и ГЗ – новые сочетания признаков
9 различных форм (запись Менделя): [ АВ+А b+aB+ab ]+[ 2ABb+2aBb+2Aab+2AaB ]+[ 4AaBb ]= =(A+2Aa+a)(B+2Bb+b) Делит на 3 категории: I – константные в обоих признаках – по одной части каждого типа (4 типа) – это гомозиготы II – константные в одном, гибридные в другом признаке – по две части каждого типа (4 типа) III – гибридные в обоих признаках – по четыре части – это гетерозиготы (1 тип)
Современная запись с помощью решётки Пеннета ( расщепление по категориям) Гаметы AB Ab aB ab AB AB AB Ab AB aB AB ab AB Ab AB Ab Ab Ab aB Ab ab Ab aB AB aB Ab aB aB aB ab aB ab AB ab Ab ab aB ab ab ab
Гаметы AB Ab aB ab AB AB AB Ab AB aB AB ab AB Ab AB Ab Ab Ab aB Ab ab Ab aB AB aB Ab aB aB aB ab aB ab AB ab Ab ab aB ab ab ab
Третий этап – тригибридное скрещивание (3 пары альтернативных признаков) «...из всех опытов он потребовал наибольшего количества времени и труда» (Мендель). Результирующая формула: ( A+2Aa+a ) (B+2Bb+b)(C+2Cc+ с ) Общий вывод по результатам 2-го и 3-го этапов: Имеет место «комбинационный» ряд. Следовательно, признаки комбинируются независимо друг от друга. Мендель не делает принципиального различия между первым, вторым (третьим) этапами. Его комментаторы искусственно выделили 2 «закона» Менделя – расщепления и независимого комбинирования.
