Генетика популяций - Хедрик Ф.
ISBN 5-94836-007-5
Скачать (прямая ссылка):
d. Мутации, летальные аллели и модификаторы приспособленности
Другой класс генетической изменчивости включает видимые в фенотипе мутации или же вредные мутации, которые отражаются на приспособленности. Летали, или вредные варианты, могут не отражать всей генетической изменчивости в популяции, поскольку они приводят к экстремальным фенотипическим проявлениям, а также вследствие их негативного влияния на приспособленность. С другой стороны, влияющие на приспособленность полиморфные (многовариантные) локусы, особенно с позитивным действием, служат «материалом для эволюции», даже если о них ничего больше не известно.
В достаточно большой выборке, взятой фактически из любой популяции, с низкой частотой представлены довольно вредные морфологические варианты: например, альбинизм у человека, грызунов, лягушек и других организмов, а также хлорофилльные мутанты у растений. Зачастую такие мутации рецессивны и проявляются только в результате тесного инбридинга или при анализе огромных выборок. О распространенности этого класса вариантов можно судить по некоторым данным, получен-
ным для небольшого числа видов. Обширная информация по таким вариантам у человека обусловлена наличием наследственных заболеваний (McKusick, 1998). Большинство из них встречается довольно редко, так что частота аллелей не превышает 1%. Однако они служат важным источником генетической изменчивости. Различные человеческие популяции довольно сильно отличаются по частоте наследственных болезней и соответствующих аллелей. В Великобритании, например, наблюдается более высокая частота муковисцидоза, а в Западной Африке и в области Тэй-Сахс Израиля - более высокая частота аллеля серповидноклеточной анемии (см., например, Cavalli-Sforza, Bodmer, 1971; Vogel, Moltulsky, 1997). Подсчитано, что средний человек гетерозиготен по 4—6 локусам, вызывающим наследственные болезни, а примерно 1% новорожденных гомозиготен по одному из таких генов.
Для подсчета числа рецессивных мутаций в популяциях Drosophila было проведено несколько обширных исследований (фенотипическое описание более 4000 локусов D. melanogaster дано в работе Lindsley, Zimm, 1992). После скрещиваний самки дикого типа помещались для откладки яиц в отдельные контейнеры (полученное от таких самок потомство назвали изосамочными линиями). В поколении F мухи скрещивались свободно (скрещивания брат-сестра, или истинные сибсы), и в их потомстве учитывались фенотипические отклонения. Если самка дикого типа или скрещенный с нею самец были гетерозиготными по видимой мутации, то гетерозиготными по этой мутации должны быть 50% потомства от данного скрещивания. Кроме того, в первом поколении (F,) 25% скрещиваний должно происходить между гетерозиготами, поэтому при менделев-ском расщеплении, равном 0,0625 во втором поколении (F2) следует ожидать видимых мутаций. При проверке 736 изосамочных линий D.mulleri, например, Спенсер (Spenser, 1957) обнаруживал большое разнообразие мутаций глаз, щетинок, тела и т.д. Такое разнообразие наблюдалось несмотря на то, что, судя по экспериментам с другими видами, можно идентифицировать лишь около 1/6 видимых рецессивных мутаций. В общей сложности Спенсер обнаружил 263 видимые мутации и, следовательно, около 0,48 мутаций на геном. Последняя цифра - половина мутации на геном означает около одной мутации на одну особь. У других видов Drosophila были обнаружены величины такого же порядка (Lewontin, 1974).
С помощью специальных методов у D.melanogaster, D.psevdoobscura и у некоторых других видов дрозофилы можно обнаружить летальные гены. Для этого конструируют мух, гомозиготных по всем генам, а затем тестируют их на присутствие леталей. Такой подход был впервые использован для исследования мутаций Мёллером. Для анализа леталей требу-
ется, чтобы используемые в работе линии мух имели два различных маркерных гена -Мх и М2, которые обычно летальны в гомозиготном состоянии и расположены в разных хромосомах, а также инверсии на этих хромосомах, «запирающие» кроссинговер между ними. Поскольку у самцов дрозофилы кроссинговера, как правило, не происходит, то всегда соблюдается необходимое условие сохранения интактности хромосом дикого типа.
Основные принципы метода Мёллера показаны на рис. 1.14. Сначала скрещивают самцов, несущих ген single дикого типа и самок, несущих доминантные мутации и инверсию (инверсии). Из-за отсутствия кроссинговера у самцов хромосомы дикого типа, отмеченные как +] и +2, передаются первому поколению (F^ без изменений. В F, самцы, несущие ген single и гетерозиготные по соответствующей хромосоме дикого типа, а также по хромосоме, полученной от линейной самки, вновь скрещиваются с линейными самками. В поколении F2 хромосому дикого типа +, несут уже как самцы, так и самки. Из-за инверсии в хромосоме с маркером М кроссинговера между хромосомой дикого типа и мутантной хромосомой не происходит. В результате скрещивания между гетерозиготами в F2 получаются зиготы трех типов +,/+,, +,/А/, и MJM в соотношении 0,25 : 0,5 : 0,25 (табл. 1.6). Поскольку зиготы MJM гибнут, то доля взрослых осо-
