Влияние отбора на антигены крови
Естественный отбор оказывает прямое влияние на частоту аллелей, которые контролируют антигены крови в человеческой популяции. Это воздействие можно проследить на примере двух основных систем:
- Резус-фактор: Статистически наблюдается постепенное снижение встречаемости людей, обладающих отрицательным резус-фактором.
- Система AB0: Фиксируется достоверное снижение количества детей в тех браках, где присутствует иммунологическая несовместимость родителей. В главную группу риска входят семьи, в которых у женщины первая группа крови — 0 (I), а у мужчины — вторая A (II), третья B (III) или четвертая AB (IV).
Парадокс сохранения летальных аллелей
В определенных специфических условиях естественный отбор способен поддерживать существование летальных аллелей в популяции. Самым известным примером этого механизма является наследование аномального S-гемоглобина, вызывающего серповидноклеточную анемию.
Судьба носителей мутации кардинально зависит от их генотипа:
- Гомозиготы по рецессивному гену: Страдают от крайне тяжелой формы анемии. Как правило, они погибают на самых ранних стадиях развития (до достижения возраста 2 лет).
- Гетерозиготы: Обладают ярко выраженным селективным преимуществом в природных очагах малярии. Благодаря этому преимуществу в популяциях темнокожего населения в Африке частота встречаемости данного аллеля чрезвычайно высока и достигает 20%.
Механизм устойчивости к малярии
Селективное преимущество гетерозигот основано на особом клеточном механизме защиты от возбудителя малярии — Plasmodium falciparum.
Процесс защиты протекает в несколько этапов:
- Возбудитель проникает внутрь эритроцита гетерозиготного человека.
- В ответ на внедрение паразита эритроцит физически изменяет свою нормальную форму.
- Кровь проходит через селезенку, которая распознает, фильтрует и полностью уничтожает только измененные (зараженные) эритроциты вместе с находящимся внутри плазмодием.
Итог: Гетерозиготные носители выживают в очагах малярии гораздо чаще, чем гомозиготы по доминантному аллелю (то есть абсолютно здоровые люди, которые, однако, совершенно неустойчивы к малярийной инфекции).
Изменение условий среды и вектора отбора
Когда условия среды меняются, направление естественного отбора также трансформируется. Это наглядно демонстрирует статистика популяции афроамериканцев в США.
Для афроамериканцев малярия больше не является фактором отбора, так как на территории США это заболевание является редким. В связи с этим:
- Направление отбора: Так как гетерозиготы теряют свое селективное преимущество, отбор становится направлен исключительно на уничтожение рецессивного летального аллеля.
- Статистика: Сегодня серповидноклеточной анемией страдает лишь 1 из 375 афроамериканцев, что значительно меньше показателей в Центральной Африке. В целом, в человеческих популяциях, проживающих вне очагов малярии, частота аллелей любых аномальных гемоглобинов обычно не превышает 1%.
Секрет выживания гетерозиготы: Селезенка Сжирает Серповидные клетки.
Вопросы с занятий и экзамена
Почему рецессивный аллель серповидноклеточной анемии не исчезает в Африке?
В условиях постоянного риска заражения малярией гетерозиготные носители этого аллеля имеют выраженное селективное преимущество. Они выживают чаще, чем здоровые люди (доминантные гомозиготы), поэтому мутация сохраняется в популяции с высокой частотой.
Что происходит с зараженным эритроцитом у гетерозиготы по S-гемоглобину?
При проникновении возбудителя Plasmodium falciparum эритроцит меняет свою форму. Затем селезенка отфильтровывает и уничтожает такие деформированные клетки вместе с паразитом внутри.
Как меняется частота мутации при переезде популяции в регион без малярии?
Малярия перестает быть фактором отбора, и гетерозиготы теряют свое преимущество. Отбор начинает работать на уничтожение летального аллеля, резко снижая частоту болезни в популяции.
В каких браках по системе AB0 наблюдается снижение количества детей?
Снижение числа детей из-за иммунологической несовместимости чаще всего характерно для браков, где у женщины 0 (I) группа крови, а у мужчины — A (II), B (III) или AB (IV).
Что ещё разобрать по теме
- Генетика и наследование системы AB0
- Иммунологический конфликт и резус-фактор
- Жизненный цикл малярийного плазмодия (Plasmodium falciparum)
- Патогенез серповидноклеточной анемии у гомозигот
- Генетический дрейф и другие факторы микроэволюции
Разберите тему целиком в курсе «Биология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Естественный отбор в популяциях человека» и ещё 3 793 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 124 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Естественный отбор»
Весь раздел «Естественный отбор»Бесплатные видеоуроки: биологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.