Формирование простых и сложных признаков, их наследование.

Содержание.

Пояснительная записка

Введение.

1. Что такое психогенетика?

1.1. Психогенетика: определение, место в ряду смежных наук, предмет изучения, цели и задачи. Значение генетики для психологических исследований

Основы генетики.

2. От гена – к признаку.

2.1. Жизнь и возникновение ДНК. Клетка как основная единица живых организмов. Понятия: ген, признак, мутация, аллель, фен, генотип фенотип и др. От гаплоидных организмов к диплоидным, от одноклеточных к многоклеточным

2.2. Этапы реализации генетической информации. Эволюция представлений о гене

Формирование простых и сложных признаков, их наследование.

3.1. От гена к признаку. Классификация признаков. Изменчивость признаков. От элементарных признаков к сложным

3.2. Закономерности наследования признаков и их связь с типом клеточного деления и способом размножения.

3.3. Пол и признаки, сцепленные с полом

3.4. Формирование признака в онтогенезе

3.5. Типы изменчивости. Изменчивость на популяционном уровне

4. Методы генетического анализа.

4.1. Основные понятия и принципы генетического анализа. Методы генетического анализа. Планирование генетического эксперимента, получение адекватных данных, их статистическая обработка и корректная интерпретация. Особенности изучения признаков у человека. Близнецовый и другие методы

Генетика поведения и психогенетика.

Поведение, поведенческие признаки и их эволюция.

5.1. Поведение и поведенческие признаки: их адаптивная значимость и эволюция. Психика высокоорганизованных животных и человека как совокупность самых сложно организованных, адаптивно значимых признаков

6. Значение модельных объектов в генетике поведения и психогенетике.

7. Генетика высшей нервной деятельности. Механизмы.

8. Примеры психогенетических исследований на человеке.

Заключение.

9. Перспективные направления развития психогенетических исследований.

10. Примеры вопросов для подготовки к семинарским занятиям и зачету

Примеры задач для решения в ходе практических занятий

12. Рекомендуемая литература

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Курс "Психогенетика" предназначен студентам высших учебных заведений, специализирующимся в области психологических и других не генетических специальностей. В нем интегрированы знания из области современной генетики и психологии. Анализируется текущее состояние генетики и психологии, рассматривается количественный и качественный рост психогенетических исследований в связи с применением последних достижений молекулярной и физиологической генетики и развитием философских воззрений.

Курс направлен на концептуальное преподавание основных методологических принципов исследований в области психогенетики. Он сфокусирован на значении генетического подхода к анализу психологических особенностей человека, обсуждается значение зоопсихологических исследований и возможности генетического анализа тонких механизмов, лежащих в основе формирования особенностей психики человека.

Цель курса состоит в изучении студентами основ генетики и методов генетического анализа для дальнейшего их применения к изучению сложных форм психической деятельности высших животных и человека. Особое внимание будет уделено ознакомлению студентов с новыми данными о физиолого-генетических механизмах формирования сложных поведенческих признаков, а также с современными направлениями психогенетических исследований.

В задачи курса входит:

а) изучение основ генетики, принципов работы генетического аппарата, принципов формирования простых и сложных признаков;

б) изучение основных методов генетического анализа признаков;

в) изучение закономерностей и особенностей формирования поведенческих признаков;

г) изучение молекулярно-генетических механизмов функционирования нейроэндокрино-иммунной системы и ее центральных отделов, а также механизмов формирования сложных форм высшей нервной деятельности животных и человека;

д) знакомство с современными направлениями психогенетических исследований и достижениями в этой области.

Студент, прослушавший курс "Психогенетика" получит возможность ознакомиться с современным состоянием психогенетических исследований, научится применять полученные им генетические знания и методы на практике при изучении формирования сложных психологических признаков человека, будет способен самостоятельно проводить психогенетические исследования и грамотно анализировать полученные результаты. Понимая принципы и механизмы формирования сложных поведенческих реакций человека, и анализируя современную научную литературу, студент получит возможность стать компетентным специалистом в области психогенетики.

Место курса в системе подготовки специалиста. Курс "Психогенетика" базируется на знаниях, полученных при изучении дисциплин "Ведение в психологию", «Зоопсихология» и "Физиология центральной нервной системы". Для более углубленного понимания курса студенту желательно самостоятельно изучить основы генетики.

В задачи данного пособия входит краткое изложение основ «Психогенетики». Отражена структура читаемого курса, получив представление о которой, учащиеся будет более эффективно и целенаправленно осваивать предмет в процессе обучения. В пособии приводятся данные некоторых психогенетических исследований, которые должны использоваться как отправные точки для самостоятельной работы над предметом.

Виды учебных занятий и общие методические рекомендации студентам:

Предусматриваются лекционные, семинарские и практические учебные занятия, а также необходимой частью освоения курса является самостоятельная работа студента. Ко всем занятиям, особенно семинарским и практическим, студенты должны проработать основную и дополнительную литературу, знать основную терминологию, решить типовые задачи и ответить на вопросы для самоконтроля.

ВВЕДЕНИЕ

Психогенетика как наука

ОСНОВЫ ГЕНЕТИКИ

От гена – к признаку

Жизнь и возникновение ДНК. Клетка как основная единица живых организмов. Понятия: ген, признак, мутация, аллель, фен, генотип фенотип и др. От гаплоидных организмов - к диплоидным, от одноклеточных - к многоклеточным

О возникновении жизни, нуклеиновых кислот, первых генов и первых клеток.Попытки определить понятие «жизнь» чаще всего сводятся к перечислению специфических, присущих только ей, форм поведения живой материи. К ним обычно относят способность к росту, размножению, двигательную активность, чувствительность, раздражимость и др. Элементарной живой системой считается клетка. Однако, необходимо понимать, что возникновению жизни предшествовал длительный этап эволюции «неживых» форм материи. Свойство самоагрегации материи создало предпосылки возникновения жизни на Земле. Так появились первые органические молекулы, в том числе аминокислоты, сахара, нуклеотиды. Следующим этапом можно назвать появление различных макромолекул, в том числе, ДНК, РНК и белков. При этом, некоторые макромолекулы уже обладают отдельными свойствами живого: способностью расти и самовоспроизводиться, т.е. – размножаться. Т.о., граница между «живым» и «неживым» становиться в последнее время крайне расплывчатой. Уникальность свойств нуклеиновых кислот (НК) в сочетании с условиями среды является причиной возникновения жизни. Такие свойства ДНК и РНК как стабильность, способность копировать себя и, в то же время, изменчивость являются предпосылками эволюционного процесса.

Первые этапы эволюционного процесса представляют собой подбор неслучайных последовательностей НК в комплексе с другими окружающими молекулами. В этих агрегатах поддерживается оптимальный для данных условий уровень стабильности при высокой скорости копирования. Возникают и эволюционно закрепляются специфические связи между нуклеотидными триплетами и аминокислотами (генетический код). Возникающие агрегаты дольше сохраняются, если обладают набором признаков, который оптимален для условий окружающей среды (специфические последовательности нуклеотидов, специфический состав агрегированных с ними веществ, мембраны и т д.). С появлением мембран подобные агрегаты можно назвать первыми клетками. Последовательности нуклеотидов, которые определяют специфические свойства (признаки) этих первых клеток и можно назвать первыми генами (Рис. 3 и 4).

Свойство изменчивости НК предопределяет дальнейшее изменение порядка нуклеотидов в образующихся последовательностях. Соответственно меняется структура белковых молекул в составе клетки. Если такое изменение снижает «приспособленность» клетки, она, или ее потомки, погибают. Изменения, повышающие адаптивность, сохраняются в последующих поколениях.

Определения:

Признак - характерное свойство (черта, особенность) объекта или группы объектов.

Ген – это участок молекулы ДНК (РНК) несущий информацию об одном признаке. В дальнейшем это «рабочее» определение будет развиваться и дополняться новым содержанием. У разных индивидуумов в силу изменчивости НК один и тот же ген может существовать в виде несколько различающихся друг от друга вариантов (форм).

Аллель – конкретная форма (вариант) гена.

Генотип – совокупность всех аллелей всех генов конкретного организма.

Геном – организованная определенным образом совокупность всех генов организма.

Фен –признак.

Фенотип – совокупность всех признаков организма.

Мутация – изменение последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК.

Генетический код – соответствие последовательности из трех нуклеотидов (триплета или кодона) конкретной аминокислоте. Т.к. основных аминокислот всего 20, а возможных сочетаний нуклеотидов в триплете 64, каждой аминокислоте соответствует более чем 1 триплет (вырожденность генетического кода). Кроме того, есть несколько триплетов не соответствующих никаким аминокислотам (нонсенс-кодоны).

О некоторых направлениях эволюционного процесса. Среди возникающих вариантов живых организмов оставляют больше всего потомства те, кто обладает какими-либо преимуществами, т.е. более адаптирован к окружающей среде. Мутационные изменения в ДНК (РНК) организмов с одной молекулой НК (гаплоидных) чаще всего приводят к исчезновению (или видоизменению) какого-либо признака, что снижает приспособленность вплоть до гибели организма. Возникновение клеток, содержащих по две одинаковых молекулы ДНК (диплоидных), повысило их приспособленность, так как теперь в случае мутации какого-либо гена существовала «запасная» копия, которая обеспечивала нормальное функционирование организма. Появление свободного кислорода в окружающей среде дало преимущество ДНК-содержащим организмам по сравнению с РНК-содержащими. Последние оказались менее устойчивыми в новых условиях. У большинства первых одноклеточных организмов, как и у современных бактерий, не было оформленного ядра (прокариоты). ДНК, содержащая гены, у них представлена в виде «голой» кольцевой двойной спирали и находится в определенной области клетки, которая называется нуклеоид.

В процессе эволюции усиление внутриклеточной дифференцировки приводит к появлению вокруг этой ДНК мембраны. Таким образом, возникает клеточное ядро (эукариоты). Сама ДНК агрегируется с белковыми молекулами. Такой комплекс получил названиехромосома. Хромосомная организация генома у эукариот способствует повышению их адаптивных возможностей: с одной стороны комплекс ДНК с другими макромолекулами труднее разрушить, с другой – макромолекулы не только защищают ДНК, но и регулируют ее активность, а также способствуют ее воспроизводству (репликации). Разные виды животных и растений имеют разное число хромосом, и каждая хромосома имеет индивидуальные структурные особенности, по которым ее можно идентифицировать. Геном человека, например, представлен 23-мя парами гомологичных (являющихся копиями друг друга) хромосом. У домовой мыши 20 пар гомологичных хромосом, у кур – 39 пар, а у плодовой мушки дрозофилы – всего 4. Диплоидные эукариотические организмы получили широкое распространение на Земле. К ним относится большинство сложно организованных растений и животных, включая человека.

Еще одним перспективным направлением эволюции оказалась многоклеточность. Возможности многоклеточных организмов приспосабливаться к условиям окружающей среды часто оказываются шире, чем у одноклеточных. Такая адаптация осуществляется путем специализации отдельных групп клеток в составе организма для выполнения ими конкретных функций. Возникают специализированные клетки-рецепторы, функцией которых является все более точная регистрация изменений в окружающей среде. Возникают клетки, ответственные за движение многоклеточного организма. Для связи всех клеток в составе единого организма возникают специфические клетки, проводящие сигналы от клеток-рецепторов ко всем остальным клеткам тела. Начинает развиваться сначала простая, а затем все более сложная нервная система. Этим достигается формирование интегрированного адаптивно значимого ответа организма, как единого целого, на мельчайшие изменения в окружающей среде. Тем самым осуществляется более совершенное взаимодействие живого организма со средой. Идет естественный отбор наиболее приспособленных организмов.

Все дальнейшее изложение материала будет относиться к ДНК-содержащим диплоидным эукариотическим многоклеточным организмам.

Вопросы для самоконтроля:

1. Расскажите о возможных путях возникновения макромолекул, ДНК, РНК и матричных процессов (современные представления).

2. Рассмотрите современные представления о возникновении клетки, перечислите отличительные характеристики поведения живой материи.

3. Дайте определение понятиям «ген», «аллель», «мутация», «генотип» и «геном».

4. Дайте определение понятиям «фен», «фенотип», «генетический код».

5. Что такое «нуклеоид», «хромосома», «гаплоидность» и «диплоидность»?

6.Возникновение нервных клеток как необходимое условие существования многоклеточных организмов.

Методы генетического анализа

Основные понятия и принципы генетического анализа. Методы генетического анализа. Планирование генетического эксперимента, получение адекватных данных, их статистическая обработка и корректная интерпретация. Особенности психогенетических исследований у человека.

Целью любой биологической науки является изучение живых организмов. Оно ведется по определенному плану, который является общим для всех наук: от наблюдения фактов – к выявлению закономерностей (Рис. 18). При этом особую ценность представляют знания, характеризующие не столько отдельную особь, сколько всю совокупность особей данного вида, рода или еще более крупного таксона.

Генетический анализ является методом, позволяющим на основе предыдущего опыта накапливать новые данные о механизмах наследственности и наследования, выдвигать гипотезы о работе этих механизмов и проверять их в научном эксперименте. Разработаны схемы проведения научного эксперимента, которые позволяют повысить его эффективность путем исключения влияния посторонних факторов (Рис.19).

Так, например, необходимо исключить влияние знания испытуемого и экспериментатора об эксперименте. Для этого могут применяться схемы «слепого» и «двойного слепого» опыта, ставиться дополнительные «контрольные» варианты. При этом научный эксперимент является не только способом проверки предположений, но и инструментом получения новых знаний.

Основным методом генетического анализа, в его классическом понимании на животных и растительных объектах является гибридологический метод, или метод скрещивания. Однако этот метод полностью исключен для изучения наследования признаков у человека. Поэтому, здесь на первый план выступают другие методы. В психогенетических работах широко используют такие методы как: генеалогический, близнецовый, популяционный. Используют семейный анализ (пример символики, применяемой в семейном анализе см. в табл. 4), метод приемных детей и др. Иногда, некоторые из этих методик рассматривают как модификации гибридологического метода.

Таким образом, главной специфичностью методов, используемых в психогенетике, является неукоснительной соблюдение морально-этических норм, установленных людьми в отношении друг друга. На современном этапе развития науки, в дополнение к классическим методам изучения характера наследования признаков современный генетический анализ широко использует молекулярно-генетические и геноинженерные методики, а также популяционные и сравнительно-генетические подходы. Последние предполагают широкое использование модельных объектов, позволяющих решать фундаментальные психогенетические проблемы. Современные методики играют важную роль в понимании базовых механизмов протекания психических процессов и закономерностей формирования человеческого поведения.

Психогенетическое исследование, как и любое другое, чаще всего начинается с выдвижения гипотезы, которую хочет проверить исследователь. Выдвинув такую гипотезу, можно рассчитать теоретически ожидаемые показатели, исходя из предположения о ее правильности. Затем, спланировав и проведя эксперимент, исследователь получает экспериментальные данные. Его задача – сопоставить эти экспериментальные данные с теоретически ожидаемыми и оценить степень совпадения (различия) между ними.

Огромное значение имеет правильный выбор анализируемого признака. Признак должен четко определяться, иметь контрастные формы проявления или его значения должны непрерывно изменяться в определенных пределах. Все признаки можно подразделить на качественные и количественные. Анализ качественных и количественных признаков имеет свои особенности, которые подробно рассматриваются во многих учебниках по биометрии и биостатистике. Но в любом случае, необходимо четко представлять себе, что такое генеральная совокупность, репрезентативность анализируемой выборки, характер распределения изучаемого признака. Так, генеральной совокупностьюназывают всю совокупность особей определенной (интересующей исследователя) категории, объем которой определяется задачами исследования. Обычно размер генеральной совокупности приравнивается к бесконечно большой величине. Исследователь же работает с группой особей (выборкой), которые представляют собой только часть генеральной совокупности.

Чтобы данная выборка правильно характеризовала генеральную совокупность, она должна быть репрезентативной. Для этого необходимо формировать ее в соответствии с определенными правилами, важнейшим из которых является рандомизацияматериала. Т.е., необходимо обеспечить одинаковую вероятность попадания в выборку любой особи генеральной совокупности.

На первом этапе исследования необходимо проверять анализируемый материал на однородность, выявить характерраспределения полученных данных и найти параметры этого распределения.

Количественные признаки чаще всего распределяются по гауссиане (нормальное распределение), которую характеризуют две величины: m - математическое ожидание и s - среднее квадратичное отклонение. В интервале лежит 68,3%, в интервале - 95,5%, а в интервале - 99,97% всех возможных значений анализируемого признака. Чаще всего исследователь может получить только показатели, характеризующие выборку, т.е. выборочные показатели. Это выборочное среднее (m) и выборочная дисперсия (S²). Получаемые в процессе эксперимента результаты для анализируемой выборки принято записывать в виде m ± S_m , где S_m – ошибка среднего, которая не должна превышать 5% от значения выборочного среднего. В противном случае объем выборки недостаточен, чтобы характеризовать генеральную совокупность.

Качественные признаки не имеют промежуточных значений. Генеральную совокупность в этом случае характеризуют с помощью показателя частоты встречаемости (доли или процента) особей с тем или иным значением признака. В этом случае данные записывают в виде: p ± , где p – частота (процент) встречаемости конкретной формы признака, а - ошибка этой частоты (процента).

По выборке можно лишь приблизительно определить параметры генеральной совокупности. В зависимости от степени важности получаемых результатов, выборка будет считаться репрезентативной, если вероятность ошибки прогноза для генеральной совокупности будет меньше 0,05, 0,01 или 0,001.

В психогенетических исследованиях исследователю часто необходимо выявить различия (или подтвердить их отсутствие) между несколькими группами испытуемых. Основой критериев оценки достоверности различий является так называемая «нулевая гипотеза» (Н^О). Она гласит: «различия могут быть и случайны». Получая те или иные значения используемых критериев, исследователь принимает или отвергает Н^О.

В зависимости от задач исследования, получаемых экспериментатором данных и результатов их предварительной оценки (на однородность, на характер распределения) выбираются адекватные методы анализа: параметрические, непараметрические, дисперсионный или корреляционный анализ и т.д. Обо всем этом можно прочитать в многочисленных учебных пособиях по биометрии (например: Глотов Н.В. и др. Биометрия. 1982; Сидоренко Е.В. Методы математической обработки в психологии. 2002; и др.).

От многих животных человека отличает панмиктичность, вследствие чего многие его популяции отличаются крайне высокой степенью генетической гетерогенности (хотя в отдельных изолятах встречаются и исключения). На это накладывается полигенность контроля и трудность вычленения элементарных поведенческих признаков, а также их высокая изменяемость под действием средовых факторов. Все это накладывает дополнительные трудности при проведении психогенетических исследований. Несмотря на широкое использование генеалогического метода и семейного анализа при изучении наследования различных признаков у человека, для поведенческих признаков гораздо труднее дать определенный ответ из-за их подверженности средовым влияниям. Так, например, анализ родословных царствующих династий Европы может дать четкий ответ о наследовании одной из форм гемофилии или такого признака, как «габсбургская губа». В то же время наличие в семействе Бернулли 11 выдающихся математиков, а в семействе Бахов более 20 выдающихся музыкантов еще не позволяет утверждать, что их таланты генетически детерминированы.

Панмиксия –свобода (случайность) скрещиваний между животными. Применительно к человеку, панмиксия – это свобода (случайность в отношении генотипов) заключения браков. Современные данные свидетельствуют о влиянии генотипа человека на этот процесс.

Близнецы являются уникальной моделью для проведения генетических и психогенетических исследований на человеке. Это понял ещё сэр Ф.Гальтон, который стал разрабатывать теоретические основы использования близнецов для оценки силы влияния генов и среды на формирование различных признаков, в том числе одаренности.

Работы Ф. Гальтона и его последователей (Сименса, Фершуера, Заззо и др.) позволили разработать принципы близнецового метода, который позволяет оценивать вклад генотипа и среды в формировании признака (Рис. 20). С этой целью используют сопоставление изменчивости поведенческих признаков у монозиготных близнецов, выросших в одной или разных семьях (разлученные близнецы). Так как монозиготные (однояйцевые) близнецы являются генетически почти 100-процентно идентичными, все различия в их поведении могут быть объяснены влиянием среды. Если же анализируемый признак одинаков при внутрипарных сравнениях, то можно полагать, что он находится под жестким генетическим контролем.

Степень генетического родства братьев-сестер равна 50%, а в случайной выборке людей – крайне низка. Сопоставляя изменчивость по анализируемому признаку в группах людей с разной степенью родства в одинаковых и различающихся условиях среды, можно оценить долю наследственной детерминации признака и степень влияния на него окружающей среды (Н(heredity) и Е(environment) , Рис. 20).

В норме у человека рождается один ребенок, поэтому рождение близнецов может создавать определенные проблемы. Так, неспособность организма матери полностью обеспечить близнецов питательными веществами и кислородом может приводить к «конкуренции» между ними. В результате близнецы могут развиваться крайне неравномерно, например: один из них будет отставать в развитии. Известны случаи срастания близнецов между собой («сиамские» близнецы).

Среди различных форм влияния близнецов друг на друга (на всех стадиях онтогенеза с момента зачатия), особый интерес для психогенетических исследований могут представлять редкие случаи, когда разнояйцевые разнополые близнецы обмениваются клетками из-за образования сосудистых анастомозов между близнецами. В этих случаях в организме близнеца приживаются и развиваются клоны клеток противоположного пола. Нарушая ход нормального развития организма, эти клоны могут существенно влиять на физиологию и поведение такого «химерного» близнеца. В связи с особенностями процесса половой дифференцировки на ранних этапах эмбриогенеза, влияние мужских клеток в женском организме сказывается сильнее, приводя к морфологическим, физиологическим, поведенческим отклонениям и, в первую очередь, к нарушению репродуктивной функции.

Изучение близнецов у человека позволило получить множество ценных данных. Описаны труднообъяснимые случаи совпадения различных поведенческих особенностей у монозиготных близнецов, разлученных в раннем детстве и не встречавшихся друг с другом. В разных странах (в СССР, США и др.) были созданы институты гемеллологии (науки о близнецах), некоторые продолжают успешно работать и в настоящее время.

Практическое занятие 1.

Тема:«Применение методов классического генетического анализа и математической статистики в определении характера наследования некоторых признаков у человека».

Цель:Освоение генетической символики и использование методов анализа типов наследования одного - двух моногенных качественных признаков, несцепленных между собой, независимых или взаимодействующих друг с другом. Использование метода χ²для верификации выдвигаемых гипотез.

Вопросы занятия. В процессе занятия решаются задачи по наследованию моногенных, аутосомных, независимых и не сцепленных друг с другом признаков. Задачи на взаимодействие генов. Где необходимо, используются статистические методы анализа. Примеры задач приведены в разделе 11.1.

Практическое занятие 2.

Тема:«Применение близнецового метода в психогенетических исследованиях».

Цель:Анализ наследования признаков, сцепленных с полом. Знакомство с методами оценки силы влияния генов и среды на анализируемые качественные и количественные признаки с помощью близнецового метода. Анализ частот аллелей в популяциях.

Вопросы занятия. В процессе занятия решаются задачи по наследованию моногенных, сцепленных или не сцепленных с полом признаков. С использованием близнецового метода оценивается сила влияния генов и среды на изучаемые признаки. Анализируется также частота аллелей генов в популяциях. Где необходимо, используются статистические методы анализа. Примеры задач приведены в разделе 11.2.

Вопросы для самоконтроля:

1. Значение гибридологического анализа в психогенетических исследованиях на животных.

2. Анализ качественных и количественных признаков. Различия в методах.

3. Близнецовый метод в психогенетических исследованиях.

4. Значение панмиктичности в популяциях. Примеры популяций с разной степенью панмиксии. Их использование в психогенетических исследованиях.

5.Продемонстрируйте разный вклад наследственности и среды в формирование разных поведенческих признаков человека.

Табл. 5. «Предпочтение-избегание» потребления этанола в разных инбредных линиях лабораторных мышей

Некоторые мутации, в том числе затрагивающие функционирование нервной системы животных, летальны. Механизмы их действия трудно изучать традиционными методами. Энн Мак-Ларен была одним из первых исследователей, получившим химерных лабораторных мышей. Смешивая бластомеры разных эмбрионов она получала особей, части тела которых происходили от разных родительских пар. Создание жизнеспособных химер, у которых часть тела, состоящая из нормальных клеток, спасает весь организм от гибели, иногда может быть выходом из подобной ситуации: изучая, что именно (какой генный продукт) спасает химерную особь от гибели, можно понять механизм действия мутантного гена. Исследования показали, что при лечении болезни Паркинсона пациентам помогает подсадка в мозг эмбриональных дофаминэргических нейронов. Однако образование глиального рубца, изолирующего трансплантат, снижает успех лечения. Если же вместе с этими нейронами подсаживали эмбриональные клетки дрозофилы, образование глиального рубца задерживалось, и эффективность лечения возрастала. Таким образом, «химерная ткань» помогает мозгу пациента функционировать нормально.

Развитие методов молекулярной биологии и генной инженерии позволило создать принципиально новые подходы к изучению поведенческих признаков. С одной стороны, зная тонкое строение гена можно синтезировать его заведомо «порченные» копии , а затем замещать ими нормальные аллели в клетках будущего организма (генный нокаут). Затем остается только наблюдать за проявлениями такой мутантной аллели.

Можно создавать разные варианты одного и того же гена и сопоставлять их с отклонениями в проявлении признака. Самое интересное, что можно, оставляя сам ген неиспорченным, манипулировать регуляторными участками перед геном и позади него. Вставляя тканеспецифичныеи отвечающие на какое-либо синтетическое вещество промоторы, можно создать аллель, которая будет работать только в определенной ткани и только по желанию экспериментатора. Ген будет включаться и выключаться при наличии в организме специфического вещества, которое появляется и исчезает под контролем исследователя, проводящего эксперимент («условный нокаут»). В мозге высших животных огромное число уникальных (т.е., тканеспецифичных) белков. Соответственно, работа таких генов регулируется тканеспецифичными промоторами. Создавая животных, «условно нокаутных» по генам, работающим в разных отделах мозга, можно изучать различные аспекты генетического контроля формирования их поведения. Так, например, были созданы мыши у которых только в поле СА1 гиппокампа был дефектен NMDA-рецептор глутамата - одного из главных нейромедиаторов мозга млекопитающих. Этого удалось добиться путем выключения в гиппокампе одного из генов, который кодирует субъединицу NR1 NMDA-рецептора. Такая модель позволила прояснить механизм формирования одного из видов нарушений памяти и обучения у животных и человека.

Интересную модель для психогенетических исследований представляют животные, находящиеся в стадии «одомашнивания». Процесс доместикации фактически представляет собой жесткий отбор животных в первую очередь по поведению, которое должно соответствовать желаниям человека. Эксперименты академика Д.К. Беляева и его коллег по одомашниванию лисиц показал, что отбор на неагрессивное по отношению к человеку поведение приводит к целому ряду гормональных, поведенческих и видимых простым глазом морфологических изменений. Некоторые из них идентичны признакам, наблюдаемым у собак, которые уже прошли длительный процесс «притирки» к человеку. Анализ изменений, происходящих во время одомашнивания различных видов, помог получить данные о тонких механизмах регуляции стрессоустойчивости (чувствительности) животных и человека.

Задания для самоконтроля:

1. Раскройте содержание понятия «гомологии». Приведите примеры гомологии генов и кодируемых ими признаков.

2. В чем преимущества использования модельных объектов в психогенетических исследованиях? Приведите примеры.

3. Расскажите об ограничениях в использовании модельных объектов. Приведите примеры.

4. Дайте определения инбридинга, инбредной и конгенной линии животных. Приведите конкретные примеры использования тех или иных линейных животных в психогенетических исследованиях.

5. Что такое память и научение? Каковы основные результаты применения современных молекулярно-генетических методик при изучении механизмов памяти?

6. Как в генетике поведения были использованы «мозаики» и «химеры»?

7.Какие современные молекулярно-генетические методы существенно расширяют возможности психогенетических исследований?

Семинар 1.

Тема: «Генетический контроль формирования рефлекторной дуги. Современные направления исследований механизмов памяти и научения».

Учебные вопросы:

1. Требования к модельным объектам.

2. Современные молекулярно-генетические методы исследования Ц.Н.С.

3. Механизмы формирования кратковременной и долговременной памяти.

Темы докладов:

1. Взгляды Рамон-и-Кахаля на природу индивидуальности человека и их развитие в современных молекулярно-генетическиех исследованиях.

2. Современные представления о процессах запоминания.

Вопросы для дискуссии:

1. Как соотносятся память и научение?

2. Какую роль в формировании памяти играют каскады сигнальной трансдукции?

3. Какую роль играют гены раннего ответа в процессе научения?

4. Какую роль играют нейротрофные факторы и молекулы «узнавания» в процессах формирования Ц.Н.С. в онтогенезе?

Примеры психогенетических исследований на человеке

В медицинской генетике описано множество наследственно обусловленных случаев умственной отсталости у человека. Анализ частот встречаемости различных типов умственной отсталости в совокупности с семейным анализом позволил не только показать наследственный характер ряда подобных заболеваний, но и выявить тип наследования (доминантный, рецессивный, сцепленный с полом, моно- или полигенный).

Широко известным примером влияния численных аномалий кариотипа (отклонений числа хромосом от нормальног<