Каким из биологических методов является близнецовый метод. Методы в генетике человека

Близнецовый метод (англ. twin studies) - один из основных типов исследований в психогенетике (генетике поведения), идея которого впервые выдвинута Ф. Гальтоном (1875). Логические основания близнецовый метод след.: 1) существует 2 типа близнецов - монозиготные (МЗ) с идентичным генотипом и дизиготные (ДЗ), генотипы которых различаются, как у обычных братьев и сестер; 2) постулируется примерное равенство постнатальных средовых влияний для членов МЗ и ДЗ пар. Сопоставление внутрипарного сходства у МЗ и ДЗ дает возможность определить относительную роль генотипа и среды в детерминации изучаемого признака. Если признак контролируется генотипом, то сходство МЗ должно значительно превосходить сходство ДЗ близнецов. Такой вариант Б. м. получил название метода парных сравнений (или контрастных групп).

В настоящее время в психологии используют также: метод разлученных МЗ близнецов, метод контрольного близнеца, метод близнецовой пары. близнецовый метод имеет недостатки, связанные с особенностями пре- и постнатального периода развития близнецов. Существенной причиной ошибок при использовании Б. м. является недостаточная корректность допущения о равенстве средовых влияний для МЗ и ДЗ близнецов. Имеются достоверные данные о неодинаковых условиях развития МЗ по сравнению с ДЗ близнецами. В связи с этим при изучении психологических признаков с помощью Б. м. необходимо проводить специальный анализ тех переменных близнецовой среды, которые значимы для формирования исследуемого признака и внутрипарного сходства по нему у близнецов.

Преодолеть некоторые недостатки Близнецового метода позволяет также его сочетание с генеалогическим и популяционным методами (см . Психогенетика). Помимо решения психогенетических задач применение различных вариантов близнецовый метод позволяет раскрыть психологическое содержание понятия «среда» и дает новые возможности для проведения исследований по проблемам психологии личности, социальной психологии и в др. областях психологической науки. (И.В. Равич-Щербо)

Психологический словарь. И. Кондаков

Близнецовый метод

• Автор - Ф. Гальтон (1875г.)
• Категория - метод исследования, используемый в психогенетике.
• Специфика - ориентирован на анализ влияния генетических и средовых факторов на вариативность изучаемого признака. Основан на сравнении психологических качеств монозиготных близнецов, имеющих идентичный генный набор, и дизиготных, имеющих в среднем 50 % одинаковых генов. В силу этого признаки, вариативность которых существенно определяется наследственностью, должны быть более схожими у монозиготных, чем у дизиготных, близнецов. Предпосылкой выступает суждение , что средовое влияния, оказываемое на близнецов, может быть примерно равным. При контролировании данного свойства генотипом сходство монозиготных близнецов должно быть большим, чем сходство дизиготных близнецов.

Психология развития. Словарь. А.Л. Венгера

Близнецовый метод - один из наиболее информативных методов психогенетики, основанный на сопоставлении внутрипарного сходства генетически идентичных монозиготных и неидентичных дизиготных близнецов. Монозиготные близнецы развиваются из одной зиготы, т.е. из одной оплодотворенной яйцеклетки, которая иногда на ранних стадиях своего деления дает начало двум эмбриональным структурам.

Монозиготные близнецы - единственные люди, имеющие идентичный набор генов. Дизиготные близнецы развиваются из двух одновременно оплодотворенных яйцеклеток; у них, как и у обычных сиблингов (родных братьев и сестер), в среднем 50% общих генов. Диагностика зиготности основана на системе определенных антропометрических признаков, характеризующих внешнее сходство близнецов, и на использовании более сложных маркерных систем, включающих биохимические факторы, группу крови и т.д. При работе с большими выборками близнецов возможна диагностика по специально разработанным вопросникам, дающим хорошее совпадение диагноза с результатами более строгих методик. Если по тому или иному показателю психического развития монозиготные близнецы обнаруживают большее внутрипарное сходство, чем дизиготные, то это рассматривается как признак существенной зависимости данного показателя от генетических факторов.

В последние годы стал использоваться метод семей монозиготных близнецов, позволяющий оценить так называемый «материнский эффект» - влияние цитоплазматической наследственности, практически полностью определяемой материнской яйцеклеткой. При наличии «материнского эффекта» имеющие матерей - монозиготных близнецов, будут более похожи по изучаемому признаку, чем дети, имеющие отцов - монозиготных близнецов. Существуют и другие варианты Б. м. (метод контрольного близнеца, близнецовой пары и т.д.), не решающие собственно психогенетических задач, но помогающие экономно и надежно исследовать многие психологические проблемы. И.В. Тихомирова

Который основан на принципах сопоставления индивидуальных признаков близнецов с целью выявления степени влияния среды и генетики на формирование личности.

Предыстория

Ф. Гальтон был первым, кто основал этот метод в 1875 году. В своей статье об истории близнецов как критерии относительности в культурном и генетическом подходах он рассматривал их как инструмент исследования с целью нахождения индивидуальных отличий в разрезе влияния биологических факторов и факторов окружающей среды на формирование личности. Однако до него были высказаны некоторые мысли о таком методе исследования. После выхода его статьи научные сотрудники всего мира подвергли критике его позицию, намекая на «глубокие логические изъяны» его теории. Сходства внешние (биологические) и внутренние (психологические) трудно разделить по природе их формирования и утверждать, под следствием чего формируется тот или иной признак. Роль наследственности и социальной среды в формировании личности - вот тот проблемный аспект, ради которого был изобретен близнецовый метод исследования.

Уже с середины 20-х годов ХХ столетия психологи стали разрабатывать и использовать усовершенствованные механизмы и методы исследования близнецов. Основной нововведенный способ заключается в сравнении свойств однояйцевых и двуяйцевых пар. При сравнении, если однояйцовые близнецы более схожи по изучаемому личностному свойству, чем двуяйцовые, то, вероятнее всего, эта черта в большей степени передается по наследству. Такие исследования применяются все чаще, а поле проблем достаточно велико.

История близнецовых исследований в России

Первое исследование близнецов было проведено в 1900 году С. А. Сухановым. Он изучал особенности развития психоза. В дальнейшем в 30-е годы ХХ века такими исследованиями начали существенно заниматься в Медико-биологическом институте. Этот метод стал ключевым в сфере генетической психофизиологии. В 1972 году в связи с этим была открыта первая лаборатория, где близнецовый метод генетики был центральным для изучения вопросов генетической наследственности.

Основным направлением исследований Медико-биологического института было изучение роли влияния генетики и среды на этиологию болезней. Сотрудники непосредственно занимались изучением таких болезней, как: бронхиальная астма (Н. Н. Малкова), Базедова болезнь (И. А. Рывкин), язва желудка и двенадцатиперстной кишки (А. Е. Левин), диабет (С. Г. Левит). Исследователи института получили довольно интересные данные о влиянии наследственности на формирование психофизиологических особенностей в детском возрасте (Л. Я. Босик), особенностей распределения показателей на электрокардиограмме (И. Б. Кабаков). Здесь также было уделено большое внимание разработке математико-статистического аппарата для анализа результатов по близнецовому методу исследования (М. В. Игнатьев).

При институте проводились изучение наследственной обусловленности когнитивных функций (разных видов памяти, психического развития, внимания, интеллекта). Главным образом исследователи изучали особенности активного влияния на человека посредством обучения. Для этого чаще всего использовали метод контрольного близнеца, с помощью которого проверялась эффективность методов обучения на другом (экспериментальном) испытуемом (грамота, развитие деятельности дошкольника и другие). Результаты таких исследований показали, что тренировка повторения наглядных манипуляций с объектами не давала ожидаемого эффекта на скорость обучения дошкольников и не развивала деятельность ребенка дошкольного возраста.

Такие отечественные исследователи, как Т. А. Пантелеева, И. В. Равич-Щербо, Г. А. Шибаровская и Т. В. Василец, занимались изучением отличий в свойствах нервной системы близнецов. Изучение сонорно-моторных реакций стало предметом исследований для Т. А. Пантелеева и С. Б.Малых. Исследованием психологических отличий близнецов занимались в основном В. В. Семенов, Н. В. Искольдский и другие.

Основная характеристика близнецового метода

Близнецы - это фактически идеальный объект для проведения психогенетических исследований. Особенностями этого метода являются в основном две вещи: подбор испытуемых посредством сравнения их генетического материала (должно быть наиболее точное совпадение), а также центральный вопрос исследования - то свойство, которое нужно изучить и найти отличия.

Первая составляющая наиболее сложна для подбора. Ведь различают два типа близнецов: монозиготные (MZ) и дизиготные (DZ). Монозиготные - это однояйцевые и происходят от одной и той же зиготы (единый общий генетический материал), а дизиготные рождаются из разных зигот (разный генетический набор). Монозиготные близнецы встречаются реже, чем дизиготные. Сравнивая результаты внутрепарных корреляций этих двух категорий, можно непосредственно выяснить влияние генотипа на особенности развития того или иного изучаемого признака. Однако для выявления закономерностей влияния внешней среды на признак необходимо делать подборку выборки из монозиготных близнецов. Это сделает исследование чище и позволит избежать влияния побочных факторов на результаты эксперимента.

Главной проблемой близнецового метода считается подборка испытуемых по фенотипическим показателям. В 1924 году Г. Сименс предложил использовать метод для оценки уровня зиготности - полисимптоматический метод сравнивания сходства близнецов и отнесения их к той или иной группе (моно- или дизиготные близнецы).

Особенности проведения близнецового метода

Близнецовый метод используется в науке все чаще, поэтому важно учитывать особенности его проведения. Для того чтобы впыолнить его, необходимо учитывать два основных фактора: среду развития и отсутствие различий между близнецами. Если пренебречь фактором среды, то можно нарушить внутреннею валидность исследования. К примеру, разное поведение родителей по отношению к близнецам может привести к ложным выводам о влиянии среды на исследуемый признак (кроме случая, если это не является предметом исследования). Если же пренебречь уровнем сходства между близнецами, это повлияет на внешнюю валидность исследования, так как, не установив этот фактор, невозможно будет узнать о генетической составной влияния на формирование исследуемого признака.

Источники смешения влияния переменных в исследованиях близнецовым методом

Первым источником ошибок таких исследований является среда воспитания моно- и дизиготных близнецов. Она обычно разная, так как установлено, что родители таких детей совершенно по-разному к ним относятся в силу их внешних отличий. Монозиготные близнецы выглядят одинаково, поэтому родители относятся к ним одинаково. А вот при воспитании дизиготных мама и папа стараются отметить их отличия. Поэтому этот фактор наиболее влияет на смещение результатов эксперимента, и его необходимо контролировать как вероятную побочную переменную.

Вторым источником ошибок является уровень генетического сходства, этот фактор должен быть четко определен перед началом проведения эксперимента. Не проконтролировав его, можно получить недостоверные выводы, что не будут соответствовать реальной картине изучения научной проблематики.

Классический метод

Этот близнецовый метод исследования проводится путем сопоставления результатов изучения моно- и дизиготных близнецов. В его основу заложено сравнение внутрипарных корреляций этих двух видов с учетом результатов лонгитюдного наблюдения (длительное изучения поведения близнецов). По итогам такого типа эксперимента проще установить достоверные закономерности в изменениях вклада среды и фенотипа в ходе онтогенетического развития испытуемых.

Метод контрольного близнеца

Этот метод преимущественно используется для изучения влияния детерминант из среды на конкретный психологический признак. Его можно применять только в том случае, если определено точное сходство между двумя монозиготными близнецами. Эти пары разделяются, где первый определяется в экспериментальную группу, а второй - в контрольную. Далее, после завершения эксперимента, установляются достоверные отличия во влиянии на экспериментальную выборку при сравнении с показателями в контрольной. Если такие отличия найдены, тогда эффективность эксперимента достоверна.

Метод разлученных близнецов

Наиболее жестокий близнецовый метод в психологии. Объектом таких исследований становятся моно- и дизиготные близнецы, которые были разлучены в раннем детстве и не знают о существовании друг друга. Сходство таких детей обусловлено только генотипом, а среда обитания и ее влияние совсем разные. Такие случаи крайне редки, поэтому таких исследований единицы. Здесь невозможно проконтролировать влияние побочных переменных, а выборка не всегда может быть достаточной для того, чтобы сделать достоверные выводы.

Метод близнецовых семей

Он совмещает в себе семейный и близнецовый виды исследований. Чаще всего используется при изучении влияния наследственности на развитие психических заболеваний. Близнецовый метод изучения наследственности человека направлен на исследование членов семей взрослых близнецов и их детей. Благодаря этому методу, можно изучить роль “материнских” или “отцовских” эффектов влияния на психологическое развитие детей - не близнецов.

Метод одиночных близнецов

Объектом такого метода изучения становятся одиночные близнецы, которые выжили в едином числе после родов. Он хорош для выявления роли перинатального развития на последующий онтогенетический процесс развития личности ребенка. Такой близнецовый метод исследования проводится путем наблюдения и помогает проследить психологические особенности «близнецовой ситуации» и пронаблюдать за влиянием других детерминант. Используется как дополнение к классическому близнецовому методу.

Преимущества близнецового метода

Существует множество научных позиций по поводу эффективности близнецового метода. Некоторые исследователи склонны считать его невалидным, однако история его применения в практике говорит сама за себя. Совокупность всех психофизиологических методов вместе с этим делает возможным решить довольно широкий спектр вопросов. Поэтому близнецовый метод используется в сфере общей, дифференциальной, возрастной, педагогической психологии. Также он применяется во многих других отраслях, которые не связаны с психологическими исследованиями (генетика, физиология, биология и другие). Близнецовый метод исследования, несмотря на критику, является широко применяемым во многих областях науки и позволяет выявить индивидуально-психологические отличия и ключевые детерминанты психологического развития личности.

Среди методов генетического анализа наряду с генеалогическим большое значение имеет близнецовый метод. В какой мере признак зависит от наследственных особенностей организма, т. е. от его генотипа, и в какой - от условий внешней среды? Этот вопрос касается самых различных признаков человека: особенностей строения организма, физиологических функций, наследственных болезней, таких специфических черт человека, как типологические свойства высшей нервной деятельности и психики. В решении этих вопросов существенное место принадлежит близнецовому методу генетики. С его помощью получены убедительные доказательства того, что индивидуальные свойства человека формируются, складываются в процессе его развития под влиянием как наследственных факторов, так и физической и социальной среды. Это в полной мере относится и к патогенезу наследственных болезней. Более того, близнецовый метод позволил оценить относительную роль, удельный вес генетических и средовых факторов в развитии каждого конкретного признака.

Близнецы у человека имеют разное происхождение. Однояйцовые, или монозиготные (MZ), близнецы развиваются из одного оплодотворенного яйца (одной зиготы) вследствие ее разделения с образованием двух эмбрионов. Партнеры монозиготной пары имеют полностью идентичные генотипы, и все различие их признаков зависит только от условий среды. Разнояйцовые, или дизиготные (DZ), близнецы рождаются тогда, когда созревают одновременно две яйцеклетки, оплодотворяемые двумя спермиями. Партнеры дизиготной пары генотипически различны. Они сходны между собой не более, чем братья и сестры, рожденные порознь. Однако, благодаря одновременному рождению при совместном воспитании у них будет значительная общность среды. Различие их признаков обусловлено в основном неидентичным генотипом.

Соотношение моно- и дизиготных близнецов в популяции, т. е. компонента многоплодия, определяется различным путем, в том числе методом Вайнберга, который основывается на возможной одно- и разнополости дизиготных близнецов. Вероятность оплодотворения второй яйцеклетки спермиями, несущими хромосомы X или У, равна 50 %, т. е. вероятности рождения одно- или разнополых дизиготных близнецов примерно равны. Таким образом, разнополые близнецы составляют 50 % всех дизиготных близнецов и, следовательно, их общее число равно удвоенному числу разнополых близнецов в данной выборке. Число монозиготных близнецов соответствует разности общего числа близнецов и удвоенного числа разнополых близнецов.

Коэффициент дизиготной близнецовости (d) показывает, какое число дизиготных пар рождается в данной популяции или выборке на 1000 родов. Его определяют по формуле: d = 2U/N x 1000, где U - число разнополых DZ-пар, а N - общее число родов в выборке. Коэффициент монозиготной близнецовости (m) вычисляют по формуле: m = L-2U/N x 1000, где L - общее число близнецов в изученной выборке. Использование этих коэффициентов позволяет сравнивать частоту моно- и дизиготных близнецов в разных выборках.

Основу любого близнецового исследования составляет диагностика зиготности партнеров пары, т. е. установление факта моно- или дизиготного происхождения близнецов. В основе диагностики зиготности лежит изучение сходства (конкордантности) и различия (дискордантности) партнеров близнецовой пары по совокупности таких признаков, которые мало изменяются под влиянием среды. Метод, получивший название поли-симптомного (метод сходства, подобия), включает в себя исследование конкордантности и дискордантности близнецов по таким признакам, как цвет и форма волос, цвет и разрез глаз, форма ушей, бровей, носа, губ, подбородка и др. Для каждого из этих признаков разработаны балльные и иные шкалы оценок, которые позволяют, сравнивая эти оценки у партнеров пары близнецов, поставить правильный диагноз. В принципе монозиготные близнецы должны быть конкордантны по всей совокупности признаков, используемых при методе подобия, в то время как дизиготные по части признаков дискордантны. К недостаткам метода относятся его субъективизм, возможность изменения внешних признаков монозиготных партнеров под действием средовых факторов, а также невозможность его использования у детей раннего возраста.

К другим методам диагностики зиготности близнецов относятся: иммуногенетический, когда близнецов-партнеров сравнивают по эритроцитарным антигенам (системы групп крови ABO, MN, Rh, P и др.), составу белков сыворотки крови, гаплотипам системы HLA. Эти менделирующие признаки не изменяются в течение жизни индивида, не зависят ни от каких внешних факторов, т. е. со всех точек зрения являются идеальными генетическими маркерами. При отсутствии ошибок определения даже единственное различие будет свидетельствовать о дизиготности близнецов. Для диагностики зиготности используют также данные дерматоглифики (исследование кожного рельефа пальцев рук и ладоней), изучение способности чувствовать вкус особого вещества - фенилтиокарбамида, которая наследуется как моногенный признак.

В больших близнецовых выборках, т. е. в популяционных исследованиях близнецов, целесообразно применять метод анкетирования. Близнецам рассылается анкета, содержащая перечень вопросов относительно сходства близнецов и наличия случаев ошибок при их узнавании родителями, учителями, друзьями.

Сущность близнецового метода заключается в сравнении внутрипарного сходства в группах моно- и дизиготных близнецов, что позволяет с помощью специальных формул оценить относительную роль наследственности и факторов среды в развитии каждого конкретного признака. При исследовании качественных признаков внутрипарное сходство оценивают по принципу "подобны - различны". Пары, в которых партнеры подобны друг другу по данному признаку, называются конкордантными. Если один из партнеров обладает данным признаком, а второй нет, то пара называется дискордантной. Например, по группе крови пара считается конкордантной, если оба партнера имеют одну группу, но если группа крови партнеров различна, то пара дискордантна. Для доказательства роли наследственности в развитии признака достаточно сравнить долю (процент) конкордантных пар в группах моно- и дизиготных близнецов.

Рассмотрим это на примере сахарного диабета. Если один из монозиготных близнецов болен диабетом, то второй партнер заболевает в 65 % случаев (в 65 % случаев они конкордантны). Если один из дизиготных близнецов заболел диабетом, то второй заболевает только в 18 % случаев. Большая конкордантность в группе генетически идентичных партнеров монозиготных пар доказывает, что в этиологии диабета наследственное предрасположение играет существенную роль.

Для количественной оценки роли наследственности и среды применяют различные формулы. Чаще всего пользуются коэффициентами наследуемости (Н) и влияния среды (Е), вычисляемыми по формуле Хольцингера:

C MZ - C DZ H = --------- x 100; E = 100 - H 100 - C DZ

где C MZ - процент конкордантных пар в группе монозиготных, a C DZ - то же в группе дизиготных близнецов, в приведенном выше примере сахарного диабета доля наследственной обусловленности признака составляет: H = (65-18)/(100-18) x 100 = 57%, а влияние среды Е = 100 - 57= 43 %. Результаты вычислений по формулам Хольцингера подтверждают, что заболевание диабетом обусловлено генетическими факторами не меньше, чем условиями среды.

Используем формулу Хольцингера еще в двух примерах. Предположим, что признак (группа крови) целиком обусловлен генотипом и не зависит от воздействия среды. В этом случае в группе монозиготных близнецов конкордантность партнеров полная в силу идентичности их генотипов (C MZ = 100%), а конкордантность в группе дизиготных близнецов, определяемая случайным сочетанием генов их родителей, будет неполной, например, 40 % (C DZ = 40 %). Подставляя эти значения в формулу Хольцингера, получим: H = (100-40)/(100-40) x 100 = 100%;

Иной результат получается для признака, развитие которого не зависит от генотипа и полностью обусловлено влиянием среды (так бывает при некоторых инфекционных болезнях). В этом случае процент конкордантных пар в группах моно- и дизиготных близнецов один и тот же, например, по 90 % в обеих группах. Подставляя эти значения конкордантности в формулу Хольцингера, получим Н = 0 %, Е = 100 %. Следовательно, коэффициент наследуемости для разных признаков различен; он изменяется от 100 % для признаков, полностью обусловленных генетическими факторами, до 0 % для признаков, целиком зависящих от влияния среды. В большинстве случаев развитие признаков определяется совместным влиянием генотипа и условий среды, тогда коэффициент наследуемости меньше 100 % и больше 0 %, причем он тем больше, чем сильнее влияние генетического фактора.

Коэффициент наследуемости можно вычислить и для количественных признаков, при которых партнеры пары отличаются друг от друга не по альтернативе "конкордантны - дискордантны", а по выраженности признака. В этих случаях коэффициент наследуемости вычисляют по несколько измененной формуле Хольцингера:

R MZ - r DZ H = ----------- 100; Е = 100 - Н, 1 - r DZ
где r MZ - коэффициент внутриклассовой корреляции в группе монозиготных, a r DZ - то же в группе дизиготных близнецов.

Математический аппарат близнецового анализа в последние годы значительно расширился, что позволяет в ряде случаев получить дополнительные сведения об относительном значении генотипа и среды в онтогенезе признаков организма.

Рассмотрим, что дал близнецовый метод при оценке удельного веса наследственных и средовых факторов в развитии отдельных признаков человека.

Остановимся на крайнем случае преобладающего влияния генетических факторов: группы крови полностью обусловлены генотипом и никакие условия среды, совместимые с жизнью, не приводят к их изменению. Монози-готные близнецы всегда конкордантны по группам крови. Коэффициент наследуемости, вычисленный по формуле Хольцингера, равен 100 %. Это же относится и ко всем тем случаям, когда ген непосредственно программирует признак, являясь его матрицей. Примером могут служить первичная структура ферментов, электрофоретические варианты белков плазмы крови и др. Однако, чем длиннее цепь процессов развития признака, отделяющая его от гена, тем больше может быть влияние среды.

Перейдем к оценке роли генетических и средовых факторов в патогенезе различных заболеваний человека. При инфекционных болезнях (бактериальной, вирусной инфекции) роль внешней среды очевидна. Еще недавно считали чуть ли не абсурдом предполагать зависимость этих болезней от наследственных факторов. Однако данные, полученные с помощью близнецового метода, заставили в ряде случаев изменить это представление (табл. 4). Данные табл. 4 показывают, что при заболевании корью и коклюшем одного из партнеров близнецовой пары вероятность заболевания второго (конкордантность пары) в группах моно- и дизиготных близнецов практически одинаковая. Преобладающая роль инфекционного фактора в этих случаях вполне отчетлива. Однако, при заболевании одного из близнецов паротитом частота заболевания второго партнера в монозиготной паре несколько больше, чем в дизиготной. Еще более очевидно это при туберкулезе. Вероятность заболевания второго близнеца в монозиготной паре почти в 3 раза больше, чем в дизиготной. Следовательно, при идентичном генотипе сходная реакция на внешний фактор (туберкулезная инфекция) наступает чаще, чем при разных генотипах, что доказывает существенную роль генетических факторов. Более того, исследование конкордантности моно- и дизиготных близнецов при туберкулезе и некоторых других болезнях позволило показать (в этом видны уникальные возможности близнецового метода), что высокая конкордантность заключается не только в сходстве по возникновению болезни (заболел - не заболел), но и в ее клинических формах и локализации процесса. Монозиготные близнецы значительно чаще болеют формами туберкулеза, тождественными по течению и исходу.

При многих хронических внутренних болезнях, психических болезнях и пороках развития различия в частоте заболеваемости второго близнеца при болезни первого среди монозиготных близнецов значительно выше, чем среди дизиготных (см. табл. 4). Следовательно, в возникновении многих болезней наряду с факторами внешней среды в большей или меньшей степени участвует наследственный фактор. Это позволило открыть генетическое предрасположение к болезням, и близнецовый метод сыграл в исследовании этого явления немаловажную роль.

Остановимся кратко на морфологических признаках строения тела и черт лица. Среди них можно отметить такие, по которым у монозиготных близнецов наблюдается высокая (близкая к 100%) конкордантность при значительной дискордантности дизиготных. Так, по форме бровей, носа, губ и ушей, цвету глаз, волос и кожи монозиготные близнецы конкордантны в 97-100 %, а дизиготные (в зависимости от признака) - в 70-20 % случаев. Следовательно, эти признаки мало зависят от влияния факторов внешней среды. Из количественных признаков рост меньше зависит от условий среды, чем масса тела. Среднее внутрипарное различие роста у монозиготных близнецов составляет 1,7 см, а дизиготных - 4,4 см. Масса тела больше зависит от питания и расхода энергии.

Для иллюстрации наследуемости физиологических признаков рассмотрим пример артериального давления. Критерием конкордантности по этому постоянно меняющемуся признаку служило сходство между партнерами в определенных пределах (5 мм рт. ст.). Такая конкордантность была отмечена у 63 % монозиготных и только у 36 % дизиготных близнецов.

С помощью близнецового метода исследовали некоторые онтогенетические характеристики, несомненно зависящие от действия совокупности факторов. Для выяснения вопроса, зависит ли от наследственных факторов время первой менструации у девочек, определяли внутрипарное различие возраста, в котором началась первая менструация. Оказалось, что в монозиготных парах различие составляет в среднем 3 мес, а в дизиготных - 13 мес.

Весьма важен вопрос о том, зависит ли от наследственных факторов продолжительность жизни человека или она целиком определяется условиями внешней среды. Выяснить этот вопрос мог только близнецовый анализ. Сравнение внутрипарного различия продолжительности жизни в группах моно- и дизиготных близнецов показало, что долголетие в определенной мере обусловлено генетическими факторами. Долгожительство в некоторых местностях земного шара нельзя объяснить только благоприятными условиями среды (горный климат, особый режим питания и труда). Хотя влияние этих факторов не вызывает сомнений, существенную роль играет и генотип.

Для педиатров, психологов и педагогов определенный интерес представляет генетическая и средовая детерминация типа высшей нервной деятельности, психологических свойств и характеристик интеллекта. Почему у детей различные способности к музыке, математике, рисованию? В какой мере признаки интеллекта зависят от наследственных факторов, а в какой - от физической и социальной среды? В решении этих вопросов большое место занимают данные, полученные на близнецах, а именно, изучение конкордантности партнеров в группах моно- и дизиготных близнецов.

Остановимся на роли наследственных и средовых факторов в развитии одаренности ребенка. Всесторонняя одаренность - крайне редкое явление. Талантливый музыкант может быть бездарным в области математики, а выдающийся математик - совершенно неспособным к живописи. Способности следует изучать по отношению к тому или другому конкретному виду деятельности. Исследование конкордантности показало, что партнеры мо-нозиготных пар обычно проявляют способности к одному и тому же виду деятельности, а дизиготные партнеры - к различным видам. Многочисленные примеры приведены в монографии И. И. Канаева (1959).

Многочисленные примеры высокой конкордантности монозиготных близнецов, никак не проявляющейся столь полно у дизиготных, убедительно доказывают, что и признаки психики, способности, признаки интеллекта в определенной мере обусловлены генотипом. Однако это отнюдь не исключает значительной, иногда определяющей роли физической и социальной среды.

Близнецовый метод позволил доказать основной закон генетики развития: индивидуальные свойства каждого организма формируются, складываются в онтогенезе под контролем генотипа и среды. Закон взаимодействия наследственных факторов с физической и социальной средой справедлив для любых признаков человека, особенностей строения его тела, физиологических функций, патологии. Ему подчиняется и развитие таких сложных признаков, как тип высшей нервной деятельности, особенности психики, способности и склонности. Никакие условия социальной среды, никакой труд талантливых наставников, никакие упражнения, тренировки, обучение не воспитают выдающегося художника, певца, математика, спортсмена из ребенка, не имеющего соответствующих наследственных задатков. Однако эти задатки не смогут полностью проявиться без соответствующих условий. Необходимым условием их развития является социальная среда - воспитание, обучение, опытное руководство и систематический труд.

Закон взаимодействия наследственности и среды в развитии признаков человека в наше время не требует новых доказательств, хотя до сих пор среди врачей, педагогов и психологов можно встретить сторонников как абсолютной роли воспитания и среды, так и фатального значения наследственности. Их споры - эхо давно отшумевших бурь, попытка ревизовать основной закон генетики развития.

Значение близнецового метода в медицинской генетике этим не ограничивается. По мере разработки теоретических основ близнецового метода постепенно сформировался особый раздел этих исследований - метод контроля по партнеру. Область его применения чрезвычайно разнообразна и выходит далеко за пределы узко генетических исследований. Значение контроля по партнеру в анализе фенотипической вариации индивидуального генотипа, генетике развития, фенотипических проявлений наследственных аномалий также непрерывно растет.

В методе контроля по партнеру "используют" только монозиготных близнецов. Априорная идентичность их генотипов, которая позволяет рассматривать партнеров в генетическом плане как одного человека, дает возможность очень точно и демонстративно оценить эффект того или иного внешнего воздействия, если один партнер подвергается действию этого фактора, а другой не подвергается и служит контролем. Предположим, что для лечения определенного заболевания предлагается новый лекарственный препарат. После многочисленных лабораторных исследований препарат передают на клинические испытания. Необходимо проверить его эффективность у больных. Для этого обычно большую группу больных делят на две части. Первые получают новый препарат, а вторые - нет (их лечат прежними методами). Через определенное время сравнивают результаты лечения. Если препарат действительно эффективен, то среди принимавших его выздоровевших лиц или лиц с улучшением состояния будет больше, чем среди леченных другими методами. Однако индивидуальная чувствительность к любому препарату чрезвычайно гетерогенна, вариабельна. Она зависит от генетических факторов, а также от возраста больных, особенностей патологического процесса и многих других причин, которые и в "опытной", и в контрольной группах могут быть разными. Обе эти группы обычно стараются сделать достаточно представительными, в них включают сотни, а иногда и тысячи больных, чтобы затем, пользуясь специальными статистическими методами, нивелировать все параметры в обеих группах и получить достоверную информацию о действии нового препарата. Из этого видно, какие поистине уникальные возможности открывает перед фармакологией и фармакогенетикой (наукой, изучающей генетические основы чувствительности к лекарственным препаратам) близнецовый метод контроля по партнеру. "Используя" монозиготных близнецов, конкордантных по болезни, когда один партнер каждой пары получает новый препарат, а второй служит "контролем", можно получить совершенно объективные сведения об эффективности препарата. В этом случае почти исчезают многочисленные ограничения по генетическим, физиологическим и средовым факторам, влияющим на чувствительность к препарату. Такие исследования на близнецовой модели выгодны и в экономическом плане - они требуют лишь 20-30 пар.

Метод контроля по партнеру в последнее время успешно используется. Он позволяет оценить лечебный эффект новых фармакологических средств при разных способах введения, исследовать фазы их действия, показать различия фармакокинетики новых и старых препаратов. Например, Р. М. Заславская и соавт. (1981) на ограниченном числе близнецовых пар достоверно доказали различие в действии нового антиангинального препарата нонахлазина и широко используемого в клинике курантила. Близнецовый метод все шире применяется в клинической генетике и фармакологии.

Близнецóвый мéтод - один из методов исследования в генетике , который заключается в сопоставлении особенностей членов близнецовой пары, позволяющий определить степень влияния наследственных факторов и среды на формирование качеств человека . Термин впервые был предложен Фрэнсисом Гальтоном .

Энциклопедичный YouTube

1 / 3

✪ Близнецовый метод генетики

✪ Урок биологии №52. Методы генетических исследований.

✪ Методы генетики в лучшем изложении

Субтитры

Биология близнецовости

В природе у большинства млекопитающих обычно появляется более одного детеныша в помете, так как зачастую оплодотворяется сразу несколько яйцеклеток . С другой стороны у высших приматов и человека обычно рождаются только один детеныш [ ] . Если же оплодотворяется не одна, а две или более яйцеклеток, то на свет появляются дизиготные близнецы (ДЗ). По своей генетической конституции дизиготы не отличаются от обычных братьев и сестер, но они имеют 50% общих генов . В ряде случаев многоплодная беременность приводит к рождению монозиготных близнецов (МЗ). Монозиготы развиваются из одной зиготы , которая на определенной стадии делиться на два самостоятельных организма. Монозиготы всегда одного пола и имеют 100% общих генов. МЗ близнецы получают абсолютно одинаковый набор генов, в следствие чего организмы приобретают практически идентичную внешность. Разнополые близнецы всегда дизиготные, и они рождаются примерно в два раза чаще, чем МЗ близнецы. Общее количество близнецов во всем мире на 2008 год составило примерно 80 миллионов .

Концепция близнецового метода

Основы метода были заложены Г. Сименсом в 1924 году . Окончательный вариант близнецового метода предложил Гальтон. Он разработал метод диагностики зиготности и предложил исследовать не только МЗ пары, но и ДЗ как контрольные. В классическом варианте близнецовый метод предполагает равенство сред для обеих пар МЗ и ДЗ близнецов и пренебрегает разницей МЗ и ДЗ близнецов.

Влияние среды на близнецов

Средовые условия способны увеличивать внутрипарное сходство МЗ близнецов: их часто одинаково одевают, дают похожие имена, окружающие намеренно подчеркивают идентичность . Все это приводит к дополнительному сходству между близнецами. Обратная ситуация наблюдается в паре ДЗ близнецов, где средовые условия уменьшают их внутрипарное сходство, так как родители могут акцентировать внимание на непохожести детей, а так же сами близнецы могут стремиться к диссимиляции . [ ], а также наследственные причины ряда заболеваний.

Этот метод заключается в изучении закономерностей наследования признаков в парах одно- и двуяйцевых близнецов. Он предложен в 1875 г. Гальтоном первоначально для оценки роли наследственности и среды в развитии психических свойств человека. В настоящее время этот метод широко применяют в изучении наследственности и изменчивости у человека для определения соотносительной роли наследственности и среды в формировании различных признаков, как нормальных, так и патологических. Он позволяет выявить наследственный характер признака, определить пенетрантность аллеля, оценить эффективность действия на организм некоторых внешних факторов (лекарственных препаратов, обучения, воспитания).

Суть метода заключается в сравнении проявления признака в разных группах близнецов при учете сходства или различия их генотипов. Монозиготные близнецы, развивающиеся из одной оплодотворенной яйцеклетки, генетически идентичны, так как имеют 100% общих генов. Поэтому среди монозиготных близнецов наблюдается высокий процент конкордантных пар, в которых признак развивается у обоих близнецов. Сравнение монозиготных близнецов, воспитывающихся в разных условиях постэмбрионального периода, позволяет выявить признаки, в формировании которых существенная роль принадлежит факторам среды. По этим признакам между близнецами наблюдается дискордантность, т.е. различия. Напротив, сохранение сходства между близнецами, несмотря на различия условий их существования, свидетельствует о наследственной обусловленности признака.

Сопоставление парной конкордантности по данному признаку у генетически идентичных монозиготных и дизиготных близнецов, которые имеют в среднем около 50% общих генов, дает возможность более объективно судить о роли генотипа в формировании признака. Высокая конкордантность в парах монозиготных близнецов и существенно более низкая конкордантность в парах дизиготных близнецов свидетельствуют о значении наследственных различий в этих парах для определения признака. Сходство показателя конкордантности у моно- и дизиготных близнецов свидетельствует о незначительной роли генетических различий и определяющей роли среды в формировании признака или развития заболевания. Достоверно различающиеся, но достаточно низкие показатели конкордантности в обеих группах близнецов дают возможность судить о наследственной предрасположенности к формированию признака, развивающегося под действием факторов среды.

Установление соотносительной роли наследственности и среды в развитии различных патологических состояний позволяет врачу правильно оценить ситуацию и проводить профилактические мероприятия при наследственной предрасположенности к заболеванию или осуществлять вспомогательную терапию при его наследственной обусловленности.

Трудности близнецового метода связаны, во-первых, с относительно низкой частотой рождения близнецов в популяции (1:86-1:88), что осложняет подбор достаточного количества пар с данным признаком; во-вторых, с идентификацией монозиготности близнецов, что имеет большое значение для получения достоверных выводов.

Для идентификации монозиготности близнецов применяют ряд методов. 1. Полисимптомный метод сравнения близнецов по многим морфологическим признакам (пигментации глаз, волос, кожи, форме волос и особенностям волосяного покрова на голове и теле, форме ушей, носа, губ, ногтей, тела, пальцевым узорам). 2. Методы, основанные на иммунологической идентичности близнецов по эритроцитарным антигенам (системы АВО, MN, резусу), по сывороточным белкам (γ-глобулину). 3. Наиболее достоверный критерий монозиготности предоставляет трансплантационный тест с применением перекрестной пересадки кожи близнецов.

Несмотря на трудоемкость близнецового метода и возможность ошибок при определении монозиготности близнецов, высокая объективность выводов делает его одним из широко применяемых методов генетических исследований у человека.