ВВЕДЕНИЕ

близнецовый психогенетический наследственность генотип

Психогенетика - наука о наследственности и изменчивости психических свойств, возникшая на стыке психологии и генетики.

Основными методами психогенетики являются: популяционный, генеалогический, метод приемных детей и метод близнецов.

Метод близнецов является одним из наиболее информативных. Он основан на том, что монозиготные (однояйцевые) близнецы имеют идентичный генотип, дизиготные (двуяйцевые) - неидентичный. При этом члены близнецовых пар любого типа должны иметь сходную среду воспитания, тогда большее внутрипарное сходство монозиготных близнецов по сравнению с дизиготными может свидетельствовать о наличии наследственных влияний на изменчивость изучаемого признака. Существенное ограничение этого метода состоит в том, что сходство собственно психологических признаков монозиготных близнецов может иметь и негенетическое происхождение.

Первая попытка использовать близнецов для решения проблемы "природа и воспитание" принадлежит, как уже говорилось, Ф. Гальтону, который интуитивно предугадал то, что стало научной истиной и серьезным методом исследования лишь спустя несколько десятилетий.

Увлечение близнецами было довольно характерным явлением в науке конца XIX - начала XX в. Изучали их биологию, патологию, происхождение и т.д. Близнецовые работы находим мы и у многих известных психологов того времени; например, Э. Торндайк исследовал 15 пар близнецов и их одиночнорожденных братьев и сестер по ряду тестов, включавших арифметические, словарные и т.д.; корреляции сиблингов по этим тестам колебались в пределах 0,3-0,4, а близнецов - 0,71-0,90. Результаты исследования привели Торндайка к выводу о выраженной роли наследственности в психических особенностях. Однако в данном случае сопоставлялась группа близнецов в целом с группой одиночнорожденных, т.е. близнецовый метод в его современном виде еще не оформился.

Первой же, очевидно, психогенетической работой, выполненной по близкой к современной схеме метода, было исследование С. Мерримана. Он диагностировал интеллект тестом Стенфорд-Бине у близнецов 5-9 и 10-16 лет, выделив среди них два типа: "дупликатные" и "братские". Оказалось, что сходство однополых близнецов существенно выше (0,87), чем разнополых, а у последних оно такое же, как у сиблингов (около 0,50). Мерриман считал, что более высокое сходство однополых пар объясняется включением в эту группу "дупликатных" близнецов. Следовательно, было необходимо разделить выборку однополых близнецов на два типа, для чего ученый предложил использовать критерии физического сходства. Выяснилось, что выделенная таким способом подгруппа близнецов, т.е. однополые и похожие настолько, что их путали, имела внутрипарную корреляцию по баллам IQ, равную 0,99.

Современный метод близнецов выглядит следующим образом. Существуют два типа близнецов - монозиготные (МЗ) и дизиготные (ДЗ). Монозиготные близнецы развиваются из одной яйцеклетки, оплодотворенной одним спермием, т.е. из одной зиготы. В норме из зиготы у человека развивается один плод, но по каким-то причинам, до сих пор науке не совсем ясным (точнее, их, очевидно, несколько), иногда на ранних стадиях деления зигота дает начало двум эмбриональным структурам, из которых далее развиваются два полноценных человеческих организма. При этом законы деления зиготы таковы, что каждый эмбрион получает точную половину родительских генов;

МЗ близнецы - единственные люди на Земле, имеющие одинаковые наборы генов. Дизиготные близнецы, с точки зрения генетической, - сиблинги, родные братья и сестры. Они развиваются из двух оплодотворенных яйцеклеток, т.е. из двух зигот; отличие от обычной нормы заключается только в одновременном развитии и рождении двух, а не одного ребенка. ДЗ имеют в среднем, как и сиблинги, 50% общих генов, причем, хотя это количество может сильно колебаться, подавляющее большинство ДЗ пар имеют 45-55% таковых

Ограничения метода близнецов связаны с двумя группами факторов: пре- и постнатальными. Первые - пренатальные - факторы заключаются в следующем. В зависимости от того, как рано зигота начала делиться на две эмбриональные структуры, МЗ близнецы могут иметь разные сочетания околоплодных оболочек: раздельные амнионы, но один хорион; обе оболочки могут быть раздельными и т.д. В некоторых случаях, а именно когда пара МЗ близнецов развивается в одном "комплекте" оболочек, может сложиться ситуация, в которой один близнец будет иметь лучшее кровоснабжение, чем другой. Это приведет к большей зрелости и большему весу при рождении, а потом - к лучшему развитию этого близнеца в начальном периоде онтогенеза.

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 (?-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.

Разновидности метода близнецов.

С помощью определенных разновидностей близнецового метода можно решать и собственно психогенетические задачи, и иные, не относящиеся непосредственно к проблеме наследственности и среды (т.е. не выделяющие тот и другой компонент дисперсии), но либо использующие близнецовые пары как информативную модель, либо изучающие их как особую популяцию и тем самым обслуживающие сам метод (например, тестирующие гипотезу о равенстве средовых влияний в парах МЗ и ДЗ близнецов).

Основных разновидностей метода четыре: разлученных близнецов, семей МЗ близнецов, контрольного близнеца, близнецовой пары. Первые две позволяют решать генетические задачи, две других используются для иных целей.

Метод разлученных близнецов заключается в оценке внутрипарного сходства исследуемого признака у близнецов, разлученных в детстве и, следовательно, воспитывавшихся в разных средах. Наибольшую ценность представляют пары МЗ близнецов (МЗр), разлученных в первые месяцы или годы жизни; два генетически одинаковых человека растут в разных средовых условиях; тогда их сходство, если оно констатируется, не может быть объяснено сходством среды, а получаемые корреляции есть непосредственная мера наследуемости признака. Это - своеобразный "критический эксперимент" психогенетики.

Метод семей МЗ близнецов, или метод монозиготных полусиблингов, заключается в сопоставлении детей в семьях, где матери или отцы являются монозиготными близнецами. Эти дети имеют весьма своеобразный генетический статус: тетя (или дядя) с точки зрения генетической - то же самое, что мать (или отец), т.е. они, не будучи сиблингами, не являются и двоюродными братьями и сестрами, поскольку имеют только по одному генетически различающемуся родителю, поэтому их именуют полусиблингами.

Главная задача, для решения которой этот вариант метода дает ценный материал, состоит в выявлении так называемого материнского эффекта. Этим термином обозначается преимущественное влияние матери на фенотип потомков, возникающее не только благодаря передаче генов, но и по иным причинам, к которым относятся и психологические, постнатальные факторы (идентификация ребенка с матерью, особенности их взаимодействия), и биологические, внутриутробные (состояние материнского организма во время беременности, цитоплазматическая наследственность).

Наличие материнского эффекта в психологической черте должно проявиться в большем сходстве детей, имеющих матерей - МЗ близнецов, по сравнению с детьми, у которых отцы-МЗ близнецы.

Особый интерес вызывают эффекты цитоплазматической наследственности, которые можно обнаружить (в психологических признаках человека) пока только таким путем. Дело в том, что, помимо генов, заключенных в хромосомах ядра клетки, носителями наследственной информации являются некоторые структуры, находящиеся вне ядра, в цитоплазме клетки (соответственно эти два вида наследственности и называются "ядерной", или "хромосомной", и "цитоплазматической").

Объем цитоплазмы в женской яйцеклетке не сопоставим с ее объемом в сперматозоиде: по некоторым данным, в яйцеклетке он во много тысяч раз больше, чем в спермии, состоящем практически полностью из ядра и оболочки. Вот почему все передающееся потомству через цитоплазматические структуры идет от матери - это и есть генетический материнский эффект.

Помимо материнского эффекта эта экспериментальная модель позволяет более детально изучить феномен ассортативности, т.е. неслучайного подбора супружеских пар (похожи ли супруги у генетически одинаковых людей?), и сцепление с полом. В последнем случае полусиблинги-мальчики должны быть более похожими, если монозиготы - их матери (поскольку свою единственную Х-хромосому каждый из них получит от генетически идентичных женщин), и менее похожими - если отцы. У девочек-полусиблингов картина должна быть обратной.

Метод контрольного близнеца (взаимоконтроля близнецов, контроля по партнеру, близнеца-свидетеля) основан на том, что МЗ близнецы, - генетически одинаковые люди, имевшие общую эмбриональную и в обычных условиях семейную среду, - являются идеальным контролем друг к другу. Если группу МЗ близнецов разделить на две выборки так, чтобы в каждую вошли по одному близнецу из каждой пары, то исследователь получит уникальную ситуацию - две выборки, уравненные и по генетической конституции, и по основным средовым (общесемейным) параметрам. Метод близнецовой пары. Еще в 30-х годах появились работы, в которых рассказывалось об особой психологической ситуации в парах близнецов, особом "эффекте пары", или "эффекте близнецовости". Они были выполнены и в психоаналитической традиции, и в психологии развития, и, специально, в русле психогенетических исследований. Основными характеристиками этой особой психологической ситуации являются две борющиеся тенденции: к идентификации со своим соблизнецом и, наоборот, к индивидуализации каждого члена пары. Первая приводит к ощущению себя сначала членом пары и лишь затем - отдельной личностью; вторая, в крайних случаях, может привести к выраженным конфликтным отношениям близнецов, своеобразному протесту против "второго - такого же". С возрастом первая тенденция обычно ослабевает, уступая место второй, причем у близнецов-мужчин данный процесс происходит легче, чем у женщин.

С помощью этого варианта метода решаются две задачи. Первая из них - общепсихологическая: поскольку индивидуум существует только внутри некоторых систем связей (например, в диаде) и "в этом смысле можно сказать, что мы все "близнецы", постольку близнецовая пара, особенно генетически идентичные МЗ близнецы, может быть прекрасной моделью для изучения процессов индивидуализации, влияния конкретных средовых (внутрипарных и семейных) факторов на формирование тех или иных психологических черт и т.д. Вторая задача по существу есть проверка, во-первых, валидности самого близнецового метода, а также постулата о равенстве средовых влияний в парах МЗ и ДЗ близнецов и, во-вторых, вопроса о том, репрезентативна ли среда близнецов среде, в которой развиваются одиночнорожденные дети. Если условия развития и жизни близнецов высоко специфичны, имеют собственные, только им присущие закономерности, то близнецы перестают быть выборкой, репрезентативной общей популяции, и не могут быть использованы для изучения общих закономерностей.

К двум указанным задачам необходимо, на наш взгляд, добавить третью, связанную с жизнью самих близнецов. Чрезмерная, не компенсируемая идентификация себя со своим соблизнецом, или пары как целого, как особой "единицы", приводящая к отсутствию личной идентичности, может стать причиной формирования личностных черт, затрудняющих социальную адаптацию и в детстве, и во взрослом возрасте. Кроме того, отмеченные еще Р. Заззо и затем А. Р. Лурия особенности речевого развития близнецов, точнее формирование примитивной, синпрактической речи ("криптофазия", по Заззо), может привести к отставанию и в общем интеллектуальном развитии. Поэтому изучение специфических психологических характеристик близнецовой пары необходимо и для проведения консультационной работы с родителями, имеющими детей-близнецов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Близнецовый метод и его разновидности является одним из немногих экспериментальных методов исследования влияния среды и генотипа на психологические характеристики. Как и все остальные экспериментальные методы психогенетики (семейный метод, метод приемных детей, анализ родословных), он не является методом, позволяющим с полной уверенностью разделить влияние генотипа и среды на исследуемые характеристики. Исключением является метод разлученных близнецов, но по вполне понятным причинам его использование на практике весьма ограничено. Поэтому, как и при использовании других экспериментальных схем, следует с определенной осторожностью подходить к интерпретации экспериментальных данных полученных близнецовым методом и проводить верификацию полученных данных всеми возможными способами, например путем сравнения с данными, полученными другими методами.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

• 1. Равич-Щербо И. В., Марютина Т. М., Григоренко Е. Л. "ПСИХОГЕНЕТИКА" Москва 2000
• 2. Ярыгин В.Н., Васильева В.И., Волков, В.В. Синелыцикова И.Н. "БИОЛОГИЯ" Москва "Высшая школа" 2003
• 3. http://ru.wikipedia.org/wiki/Психогенетика
• 4. http://psylist.net/praktikum/39.htm

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

Метод введен в медицинскую практику Ф. Гальтоном в 1876 г. Он позволяет определить роль генотипа и среды в прояв­лении признаков. Суть метода заключается в сравнении проявления признаков в разных группах близнецов при учете сходства и различия их генотипов.

Различают моно- и дизиготных близнецов. Монози­готные (однояйцевые) близнецы развиваются из одной оплодотворенной яйцеклетки. Монозиготные близнецы имеют совершенно одинаковый генотип и, если они отли­чаются фенотипически, то это обусловлено воздействием факторов внешней среды.

Дизиготные (двуяйцевые) близнецы развиваются пос­ле оплодотворения сперматозоидами нескольких одновре­менно созревших яйцеклеток. Близнецы будут иметь раз­ный генотип и их фенотипические различия обусловлены как генотипом, так и факторами внешней среды.

Монозиготные близнецы имеют большую степень сход­ства по признакам, которые определяются в основном генотипом. Например, монозиготные близнецы всегда од­нополы, у них одинаковые группы крови по разным сис­темам (АВО, RH, МN и др.)» одинаковый цвет глаз, одно­типны дерматоглифические показатели на пальцах и ла­донях и др. Эти фенотипическке признаки и используют­ся в качестве критериев диагностики зиготности близ­нецов.

Процент сходства группы близнецов по изучаемому признаку называется конкордантностью, а процент раз­личия – дискордантностью (рис.11.6). Так как монозиготные близнецы имеют одинаковый генотип, то конкордантность их выше, чем у дизиготных.

Генетическая предрасположенность к наследственным и многофакторным заболеваниям определяется с помощью близнецового метода следующим образом:

Если заболевание обусловлено только наследственными факторами, то КМБ=100%, КДБ=25-50%.

При МФЗ – низкий уровень конкордантности для МЗБ и ДЗБ.

КМБ=КДБ – ведущая роль среды.

Для оценки роли наследственности и среды в разви­тии того или иного признака используют формулу Хольцингера (рис.11.7):

где Н – доля наследственности,

C MZ – конкордан­тность монозиготных близнецов,

C DZ – конкордант­ность дизиготных близнецов.

При Н=100% признак полностью определяется наследственным компонентом. При Н=0 – средовым. При Н=50% - одинакова роль наследственности и среды (МФЗ).

Биохимический метод

Основан на изучении активности ферментных систем (либо по активности са­мого фермента, либо по количеству конечных продуктов реакции, катализируемой данным ферментом). Они позволяют выявлять генные мутации – причины болезней обмена веществ (например, фенилкетонурия, серповид­но-клеточная анемия).

С помощью биохимических нагрузочных тестов мож­но выявлять гетерозиготных носителей патологических генов, например, фенилкетонурии. Исследуемому челове­ку вводят внутривенно определенное количество амино­кислоты фенилаланина и через равные промежутки вре­мени определяют его концентрацию в крови. Если чело­век гомозиготен по доминантному гену (АА), то концент­рация фенилаланина в крови довольно быстро возвраща­ется к контрольному уровню (определяется до введения фенилаланина), а если он гетерозиготен (Аа), то сниже­ние концентрации фенилаланина идет вдвое медленнее.

Аналогично проводятся тесты, выявляющие предрас­положенность к сахарному диабету, гипертонии и др. бо­лезням.

БЛИЗНЕЦОВЫЙ МЕТОД - исследование генетических закономерностей на близнецах. В основе Б. м. лежит сравнение изучаемых признаков (или реакций) в разных группах близнецов с учетом сходства или различий их генотипов (см.) и среды, в к-рой близнецы росли, т. е. оценка роли наследственности и среды в изменчивости признака.

Частным случаем использования Б. м. являются, напр., установление наследственного характера признака и определение частоты фенотипического проявления гена - его пенетрантности (см. Пенетрантностъ гена). Б. м. применяется также и для оценки действия некоторых внешних факторов: леч. препаратов, методов воспитания, обучения и т. д. В целом близнецовые исследования, кроме Б. м., включают еще изучение явления многоплодия с медицинской, демографической, генетической и других точек зрения. Термин «близнецовый метод» был предложен Гальтоном (F. Galton) в 1875 г. В дальнейшей разработке этого метода принимали участие Вейнберг (W. Weinberg), Сименс (Н. Siemens), Хольцингер (К. Holzinger), Пенроуз (L. Penrose), Аллен (G. Allen), С. Г. Левит и другие, усилиями которых учение о близнецах превратилось в самостоятельный раздел биологии, называемый гeмeллологиeй (лат. gemelli близнецы + греч, logos учение).

При использовании Б. м. проводится сопоставление: 1) монозиготных (однояйцовых) близнецов с дизиготными (двуяйцовыми); 2) конкретных представителей (партнеров) монозиготных пар между собой; 3) результатов анализа близнецовой выборки с общей популяцией.

Монозиготными близнецами (однояйцовые, идентичные близнецы) называют близнецов, развивающихся из одной оплодотворенной яйцеклетки (зиготы) и разделившейся при первом дроблении зиготы на две части. Такие близнецы генетически одинаковы.

Дизиготные близнецы (двуяйцовые, неидентичные близнецы) возникают при одновременном оплодотворении двух яйцеклеток. С генетической точки зрения они сходны не более, чем обычные братья и сестры, и имеют в среднем по 50% идентичных генов. Однако у дизиготных близнецов совпадает время зачатия, время и условия эмбрионального развития в материнском организме и постэмбрионального - в семье, т. е. двуяйцовые близнецы обладают большей общностью средовых факторов, чем обычные братья и сестры.

При многоплодных беременностях рождаются не только двойни, но и тройни, четверни и т. д. Частота рождения таких близнецов не велика, и в Б. м. они используются редко.

Общая частота рождений близнецовых пар равна примерно 1%, из которых приблизительно около трети приходится на монозиготных близнецов. Соотношение моно- и дизиготных близнецов для каждой популяции можно определить по методу Вейнберга, суть к-рого в упрощенной форме сводится к следующему: отклонения от равного соотношения полов в близнецовых выборках невелики, все разнополые пары - заведомо дизиготны. Количество разнополых и равнополых пар среди дизиготных близнецов примерно одинаково. Поэтому число монозиготных близнецов можно определить, вычитая из всех обследованных пар близнецов удвоенное количество разнополых пар. Этот метод следует использовать только при популяционных исследованиях, т. к. в малых выборках он дает неточные результаты.

Исследования с применением Б. м. проводят в три этапа: 1) составление близнецовой выборки; 2) установление моно- или дизиготности; 3) сопоставление пар и групп близнецов по рассматриваемым признакам.

Составление близнецовой выборки. Из популяции выбираются все близнецы, а затем те из них, кто имеет рассматриваемый признак, или же из всего населения выделяются лица с данным признаком, а потом уже из них выделяют близнецов. В наблюдение должны включаться только те пары близнецов, в которых можно обследовать обоих партнеров.

Если популяция, в к-рой проводится исследование Б. м., велика и выявить всех близнецов в ней невозможно, то составление близнецовой выборки должно основываться на общих статистических правилах, включая правильное для данной популяции соотношение моно- и дизиготных пар. Б. м. не всегда требует большой выборки, и исследование можно ограничить одной или несколькими парами близнецов. В этом случае, однако, будет невозможна экстраполяция результатов на популяцию.

Диагностика зиготности близнецов

Первоначально диагностика зиготности основывалась на оценке количества плацент и хорионов. Однако, как было установлено позже, ошибки здесь могут достигать 20%, поскольку монозиготные близнецы могут иметь два хориона. Одновременно с этим зачастую просто невозможно получить эти сведения из истории родов. В 1924 г. Сименс предложил диагностировать зиготность близнецов методом так наз. полисимптомного сходства, т. е. сравнением партнеров пары по внешним признакам (пигментация кожи и волос, форма носа, губ, ушных раковин, рук, ногтей, размеры тела и т. д.). Субъективность этого метода заставила исследователей продолжить поиск других методов диагностики зиготности, включающих исследование сходства партнеров пары по четким, объективно учитываемым генетическим признакам (маркерам).

Современная диагностика зиготности основывается на анализе наиболее изученных и просто наследующихся признаков (эритро- и лейкоцитарные антигены, белки сыворотки крови, способность ощущать вкус фенилтиокарбамида и т. д.).

Для диагностики зиготности определяют следующие эритроцитарные и сывороточные системы крови: AB0, MNSs, Rh, P, Kell, Lutheran, Duffy, Kidd, Lewis, гаптоглобины, γ-гло-булины, трансферрины и др. Зиготность близнецов точнее и быстрее можно установить, если известны группы крови и белков сыворотки крови родителей или кровных родственников - сибсов (см.). Однако оценка зиготности возможна и при неизвестном фенотипе родителей (см. Генотип). В этом случае вероятность моно- или дизиготности рассчитывается на основании частоты проявления соответствующих признаков (маркеров) в популяции, к к-рой принадлежат родители.

Часто для диагностики зиготности приходится прибегать к исследованию и других показателей, из которых следует выделить четыре: дерматоглифику (см.), смешанную культуру лимфоцитов, пересадку кожи, электрофорез белков сыворотки крови.

Сходство дерматоглифических показателей у монозиготных близнецов значительно больше, чем у дизиготных. Этот факт известен давно, но метод не имел количественной оценки. Поскольку дерматоглифический метод исследования сейчас включает количественные показатели, которые можно оценивать интегрально, то его возможности как метода диагностики зиготности близнецов существенно возросли. Использование лимфоцитарного теста для диагностики зиготности основано на пролиферации лейкоцитов при смешении культур клеток от двух генетически неидентичных индивидов. Лимфоциты в смешанной культуре от монозиготных близнецов не претерпевают изменений, а от дизиготных способны трансформироваться. Это позволяет установить зиготность близнецов.

Наиболее точным показателем монозиготности близнецов является приживление реципрокно (от одного близнеца другому и наоборот) пересаженных кусочков кожи, т. к. успех трансплантации у человека определяется значительным числом генетически детерминируемых факторов. У дизиготных близнецов пересадки всегда заканчиваются отторжением. Однако этот тест в силу технической сложности и травматичности применяется относительно редко.

Предложен способ определения зиготности с помощью сравнения электрофореграмм сывороточных белков партнеров близнецовой пары, полученных электрофорезом в полиакриламидном геле. Монозиготные близнецы показывают одинаковые полосы (фракции), дизиготные - различные.

Объединение Б.М. с популяционно-статистическими исследованиями требует изучения зиготности многих тысяч пар. Такая огромная выборка не может быть изучена описанными методами, и в этих случаях используют анкетный метод диагностики. Показано, что анкетирование в 80- 85% случаев позволяет правильно определить зиготность; ошибкой при массовых исследованиях можно пренебречь. Однако анкетный метод диагностики зиготности не должен применяться в малых выборках.

Сопоставление пар и групп моно- и дизиготных близнецов (или партнеров монозиготных пар) по изучаемому признаку является заключительным этапом применения Б. м.

Методы сравнения близнецовых выборок по качественным (дискретным) признакам (ахондроплазия, галактоземия и т. д.) и количественным (рост, вес, продолжительность жизни и т. д.) различны.

Какой-либо качественный признак может встречаться у обоих близнецов данной пары либо у одного из них. В первом случае пара называется конкордантной, во втором- дискордантной (если рассматриваемый признак отсутствует у обоих близнецов, то такая пара вообще не попадает под наблюдение).

При сопоставлении моно- и дизиготных близнецов для каждой из групп определяют степень парной конкордантности (Kn), указывающую на пропорцию пар, в которых оба партнера имеют изучаемые признаки. В зависимости от характера сбора материала расчеты степени парной конкордантности различаются.

Если в популяции изучены все близнецы, имеющие рассматриваемый признак, то парная конкордантность определяется отношением числа конкордантных пар к общему числу конкордантных и дискордантных пар:

где С - число конкордантных по признаку пар, D - число дискордантных пар.

Однако в большинстве случаев исследователь в связи с размерами популяции не в состоянии изучить в ней всех близнецов, и исследуемая группа составляется выборочно. При этом следует иметь в виду, что конкордантные по данному признаку пары имеют примерно в два раза больше шансов попасть в поле зрения специалиста, чем дискордантные. Кроме того, при выборочном учете с какой-то вероятностью окажутся пары, которые, несмотря на наличие изучаемого признака, не попадут под наблюдение и не будут изучены. Чтобы не было занижения степени конкордантности, делают поправку. Принимается, что вероятность нерегистрации пары равна вероятности регистрации обоих близнецов как носителей данного признака (пробандов), а этот показатель легко определяется из выборки. Для того чтобы избежать ошибок, связанных с этими методическими погрешностями, парную конкордантность при выборочном учете следует определять по формуле:

где X - число пар, в которых носителями признака были оба партнера.

При использовании Б. м. надо указывать, каким способом определялась парная конкордантность, и вычислять ее одинаково для моно- и дизиготных близнецов. Использование показателя парной конкордантности требует также коррекции в отношении возрастной структуры выборки, особенно в тех случаях, когда возраст является модификатором проявления признака, напр, при ряде наследственных заболеваний.

Сопоставление степени парной конкордантности у моно- и дизиготных близнецов дает приблизительный ответ на вопрос о соотносительной роли наследственности и среды в развитии признака. При этом исходным является положение, что степень парной конкордантности должна быть достоверно выше у моно-, чем у дизиготных близнецов в случае, если наследственные факторы играют доминирующую роль в возникновении изучаемых признаков или болезней. Если в формировании изучаемой особенности участвуют как генетические, так и негенетические факторы, то у монозиготных близнецов могут наблюдаться определенные внутрипарные различия. Чем больше влияние среды, тем значительнее будут эти различия. Соответственно будет уменьшаться разница в степенях парной конкордантности между моно- и дизиготными близнецами. Для вычисления доли (степени) наследственности, участвующей в развитии признака, используют формулу Хольцингера:

где H - доля (степень) влияния наследственности на фенотип, K nMZ и K nDZ - степени парной конкордантности моно- и дизиготных близнецов. H - выражается величинами от 0 (полное отсутствие значения наследственности) до 1 (полное отсутствие значения среды). Если признак определяется аллелем (см. Аллели) с полной пенетрантностыо при несущественном влиянии среды, то степень конкордантности монозиготных близнецов будет равна единице, а дизиготных - 0,5 или 0,25 в зависимости от доминантного или рецессивного типа наследования и генотипа родителей. При полной конкордантности монозиготных близнецов H будет равно 1,0. На самом деле такие значения H бывают лишь при изучении строго генетически детерминированных признаков (напр., групп крови) и наблюдаются редко, что обусловливается неточностью диагностики заболеваний и неправильным определением зиготности. В обоих случаях значение H будет занижено. В диагностике заболеваний чаще встречаются случаи гипо-диагностики, чем гипердиагностики, а это в большей степени отражается на степени конкордантности монозиготных близнецов, чем дизиготных. Ошибки в диагностике зиготности обычно приводят к включению дизиготных близнецов в группу монозиготных. Это также может привести к уменьшению степени конкордантности монозиготных близнецов.

Учитывая возможные ошибки определения конкордантности и зиготности, а также основываясь на опубликованных результатах конкордантности близнецов при моно генных заболеваниях, можно говорить об определяющем значении наследственности в развитии признака при значениях H больше 0,7.

Существенное значение для экстраполяции данных близнецового анализа на общую популяцию имеет понятие «пробандовая (парная) конкордантность» (K p) - относительное число носителей признака среди моно- или дизиготных близнецов, что соответствует понятию о пенетрантности. Пробандовая конкордантность изучается чаще всего среди монозиготных близнецов и вычисляется по формуле:

где С - число конкордантных по изучаемому признаку пар, зарегистрированных только по одному партнеру, C x - число конкордантных пар, партнеры которых были зарегистрированы независимо друг от друга, D - число дискордантных пар. Если имеется полный учет всех пар, то формула (4) сводится к следующему виду:

Таким образом, основное значение пробандовой конкордантности монозиготных близнецов состоит в том, что (в случае, если сам факт монозиготности не влияет на проявление признака) она может рассматриваться как средняя пенетрантность генотипа, определяющего данный признак.

Преимуществом пробандовой конкордантности является возможность сравнения ее величины с частотой признака в популяции.

Между пробандовой конкордантностыо по данному признаку как средней пенетрантностью гена, частотой признака в популяции (Р) и отклонениями от средней пенетрантности V р (включающей как генетическую, так и общую средовую вариабельность) имеется связь, выраженная формулой:

Т. о., формула (7) дает возможность получить представление (хотя и в определенном смысле условное) о величине вариабельности пенетрантности наследственного задатка, формирующего признак. Эта величина представляет интерес в плане дальнейшего изучения непосредственных причин пенетрантности (если признак полезен) и непенетрируемости (если признак патологичен) генетической детерминации признака. В этом смысле особая роль отводится сравнительному изучению дискордантных по признаку партнеров монозиготных пар. Сравнивая партнеров монозиготных пар, обладающих изучаемым признаком, с теми, у которых он отсутствует, и сопоставляя эти данные с другими выявленными у близнецов изменениями, а также с различными факторами внешней среды, можно получить ответ на вопрос о причинах дискордантности партнеров. В этом плане очень ценные сведения могут быть получены при сопоставлении дискордантных монозиготных близнецов, воспитывающихся раздельно, однако такие пары встречаются редко.

При изучении роли наследственности и среды в формировании количественных признаков сходство или различие близнецов не может быть выражено терминами «конкордантность» или «дискордантность». Степень их различия выражается каким-то размахом величин, который определяется наследственностью п средой у дизиготных близнецов и только средой у монозиготных. Для упрощения можно не учитывать различия во взаимодействии генов и среды у разных типов близнецов, а также различия среды, которые в определенной степени имеют место у тех и других. В таком случае разница в величинах дисперсии признака у дизиготных близнецов по сравнению с монозиготными будет отражать относительное значение наследственных факторов по сравнению со средовыми в изменчивости признака, вследствие чего приведенная выше формула Хольцингера принимает вид:

где S 2DZ и S 2MZ - соответственно диспрсии признака у дизиготных и монозиготных близнецов; II отражает долю дисперсии фенотипа за счет наследственности.

Помимо сравнения моно- и дизиготных близнецов, для оценки роли среды можно использовать сравнение монозиготных близнецов, воспитывающихся вместе и раздельно. В этом случае определяют долю дисперсии фенотипа (E), обусловленную средой, с помощью коэффициентов внутриклассовой корреляции по следующей формуле:

где r (MZB) и r (MZP) - внутриклассовые корреляции вместе (MZB) и раздельно (MZP) воспитанных монозиготных близнецов.

Применение Б. м. с целыо сравнительного изучения разных методов воздействия у монозиготных близнецов, разделенных на две группы, позволяет чрезвычайно экономно, на небольшом числе наблюдений, получать убедительные данные, указывающие на преимущество одного метода (или леч. препарата) перед другим. При этом один партнер каждой нары близнецов подвергается исследуемому воздействию, а другой служит контролем. Принимая во внимание идентичность генотипа монозиготных партнеров, можно полагать, что контроль в этом случае является наиболее совершенным из всех возможных. Применяется также и другой вариант, а именно: один из партнеров пары подвергается одному, а другой партнер - другому методу воздействия.

Варианты применения Б. м., аналогичные приведенным, имеют место как в медицине, так н в биологии, психологии, антропологии, педагогике и многих других областях науки о человеке.

Б. м. имеет ряд серьезных недостатков. связанных в первую очередь с неполнотой сведений о пре- и постнатальном развитии близнецов. Напр., при Б. м. принимается, что среда в широком смысле одинакова для моно- и дизиготных близнецов.

Но это не совсем так. Во многих отношениях монозиготные близнецы обладают большим сходством, чем дизиготные. Они чаще выбирают себе одни и те же игры, товарищей. С ними одинаково обращаются родители. К тому же нельзя считать одинаковыми условия внутриутробного развития моно- и дизиготных близнецов. В частности, известны сосудистые анастомозы между близнецами, в первую очередь оказывающие влияние на развитие дизиготных близнецов, которые могут иметь генетически различные ткани, в частности клетки крови (см. Химеры). Возможен и ряд других различий между близнецами, возникающих на пре- и постнатальной стадиях развития.

Взаимодействие генов и среды не учитывается как возможный фактор различия близнецов. Между тем его эффекты могут быть выраженными, причем различия у дизиготных близнецов будут большими, чем у монозиготных. На развитие монозиготных близнецов могут оказывать влияние как соматические мутации, так и различия в степени активации генома (см.). Так, описаны монозиготные близнецы-сестры с нормальным кариотипом, одна из которых страдала гемофилией, а другая была гетерозиготной носительницей без проявления. Полагают, что дискордантность возникла в связи с тем, что на ранней стадии развития у партнерш инактивировались (эффект Лайон) разные X-хромосомы.

Некомпетентное использование Б. м., связанное с недостоверной диагностикой зиготности близнецов, неправильным составлением близнецовой выборки или недостаточным ее объемом, тенденцией к выборочному описанию «интересных» случаев, резко снижает эффективность Б. м., приводит к поверхностным, недостоверным выводам.

Оценивая Б.М. в целом, следует сказать, что он наряду с другими методами генетики выполнил свою задачу, навсегда утвердив в сознании врачей, генетиков, антропологов, психофизиологов, педагогов ту непреложную в наст, время истину, что практически любой признак человеческого организма в той или иной степени детерминируется генетической конституцией. Однако вопросы точной количественной оценки изменчивости многих признаков за счет генотипа и среды остались неразрешенными. То же относится и к исследованию с помощью Б. м. тонких механизмов влияния среды на развитие признаков.

В близнецовых исследованиях наметились сдвиги, связанные с использованием Б.М. в сочетании с другими методами генетического анализа (популяционно-статистическим, биохимическим и т. д.). Напр., синхронность реализации генотипа монозиготных близнецов в фенотип открывает определенные возможности в изучении генетики развития, в частности при условии совместного использования Б.М. с методами генетики соматических клеток (см.).

Т. о., перспективы дальнейшего применения Б. м. связаны, с одной стороны, с оценкой и пониманием тех искажений, которые возникают за счет биологических и статистических факторов при сравнении близнецов, а с другой - с объединением Б. м. с другими методами современной генетики.

Библиография: Канаев И. И. Близнецы, М.- Л., 1959, библиогр.; Левит С. Г. Некоторые итоги и перспективы близнецовых исследований, Труды Медико-биол. науч.-исслед. ин-та, т. 3, с. 5, М.- JI., 1934; Мартынова Р. П. и Рыбкин И. А. Исследования близнецов в медицинской генетике, в кн.: Пробл, мед. генетики, под ред. В. П. Эфроимсона и др., с. 113, М.- Варшава, 1970, библиогр.; Ниль Дж, В. и Ш э л л У. Дж. Наследственность человека, пер. с англ., М., 1958; Allen G. Twin research, problems and prospects, Progr. med. Genet., v. 4, p. 242, 1965, bibliogr.; Allen G., Ha rva Id B. a. Shields J. Measures of twin concordance, Acta genet. (Basel), v. 17, p. 475, 1967; C e d e r 1 o f R. a. o. Studies on similarity diagnosis in twins with the aid of mailed questionnaires, ibid., v. 11, p. 338, 1961; Edwards J. H. Multiple pregnancy, the value of twins in genetic studies, Proc. roy. Soc. Med., v. 61, J). 227, 1968; Martynova R. P. Some considerations about twin zygosity and concordance determination in cancer research, Acta Genet, med. (Roma), v. 19,p. 19, 1970.

Η. П. Бочков, E. Т. Лильин, Р. П. Мартынова.

Этот метод используют в генетике человека для выяснения степени наследственной обусловленности исследуемых признаков. Близнецы могут быть однояйцевыми (образуются на ранних стадиях дробления зиготы, когда из двух или реже из большего числа бластомеров развиваются полноценные организмы). Однояйцевые близнецы генетически идентичны. Когда созревают и затем оплодотворяются разными сперматозоидами две или реже большее число яйцеклеток, развиваются разнояйцевые близнецы. Разнояйцевые близнецы сходны между собой не более чем братья и сестры, рожденные в разное время. Частота появления близнецов у людей составляет около 1% (1/3 однояйцевых, 2/3 разнояйцевых); подавляющее большинство близнецов является двойнями.

Так как наследственный материал однояйцевых близнецов одинаков, то различия, которые возникают у них, зависят от влияния среды на экспрессию генов. Сравнение частоты сходства по ряду признаков пар одно- и разнояйцевых близнецов позволяет оценить значение наследственных и средовых факторов в развитии фенотипа человека.

Применение метода

Близнецовый метод широко применяется в изучении наследственности и изменчивости у человека для определения соотносительной роли наследственности и среды в формировании различных признаков, как нормальных, так и патологических. Суть метода состоит в сравнении проявления признака в разных группах близнецов при учете сродства или различия их генотипов. Развитие признака у обоих близнецов называют конкордантностью. Если по определенным признакам между близнецами наблюдаются различия, то говорят о дискордантности. По определенным признакам близнецов подразделяют на монозиготных и дизиготных. Монозиготные близнецы развиваются в результате оплодотворения и деления одной яйцеклетки (при первом делении зиготы) на два самостоятельных генетически одинаковых индивида.

Дизиготные формируются при одновременном созревании двух и более яйцеклеток с последующим оплодотворением их. Монозиготные близнецы генетически идентичны, общность генов у них составляет 100 %, и различия признаков зависят от внешних условий. Дизиготные по наследственным свойствам сходны между собой не более чем обычные братья и сестры, рожденные в разное время. Однако условия эмбриогенеза и внешней среды у дизиготных близнецов одинаковы. Признаки, отличающиеся у дизиготных близнецов, но тождественные у монозиготных, следует считать генетически детерминированными. Например, очень высокая степень конкордантности по олигофрении у монозиготных близнецов и относительно умеренная у дизиготных указывает на высокую степень наследственной предрасположенности к этому заболеванию. Одинаковые внешние условия и неполная идентичность генотипов (50 %) у дизиготных близнецов обеспечивают относительно низкую степень конкордантности по тем заболеваниям в возникновении, которых факторы среды играют второстепенную роль. Сходство показателя конкордантности у моно - и дизиготных близнецов свидетельствует о незначительной роли наследственных различий и определяющей роли среды в формировании признака или развитии заболевания. Так незначительная разница в конкордантности отмечена среди близнецов по заболеваемости инфекционными болезнями. 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.