Формирането на медицинската генетика започва през 30-те години. XX век, когато започват да се появяват факти, потвърждаващи, че унаследяването на черти при хората е подчинено на същите закони, както при другите живи организми.

Задачата на медицинската генетика е да идентифицира, изучава, предотвратява и лекува наследствени заболявания, както и да разработва начини за предотвратяване на вредното въздействие на факторите на околната среда върху човешката наследственост.

Методи за изследване на наследствеността при човека. При изучаване на човешката наследственост и изменчивост се използват следните методи: генеалогичен, близначен, цитогенетичен, биохимичен, дерматоглифичен, хибридизация. соматични клетки, моделиране и др.

Генеалогичният метод ни позволява да разберем семейни връзкии проследяване на наследяването на нормални или патологични характеристики сред роднини и далечни роднинив дадено семейство въз основа на съставяне на родословие – родословие. Ако има родословия, тогава, използвайки обобщени данни за няколко семейства, е възможно да се определи типът на наследяване на даден признак - доминиращ или рецесивен, свързан с пола или автозомно, както и неговия моногенен или полигенен характер. Генеалогичният метод е доказал унаследяването на много заболявания, като диабет, шизофрения, хемофилия и др.

Генеалогичният метод се използва за диагностика на наследствени заболявания и медико-генетично консултиране; дава възможност за генетична профилактика (предотвратяване на раждането на болно дете) и ранна профилактиканаследствени заболявания.

Методът на близнаците се състои в изучаване на развитието на черти при близнаци. Тя ви позволява да определите ролята на генотипа в наследяването на сложни черти, както и да оцените влиянието на фактори като възпитание, обучение и др.

Известно е, че човешките близнаци са еднояйчни (монозиготни) и двуяйчни (дизиготни). Еднояйчните или еднояйчните близнаци се развиват от една яйцеклетка, оплодена от един сперматозоид. Те винаги са от един и същи пол и поразително си приличат, тъй като имат еднакъв генотип. Освен това имат еднаква кръвна група, еднакви отпечатъци и почерк, дори родителите им ги бъркат и не могат да ги различат по миризмата на кучето. Само еднояйчните близнаци са 100% успешни при трансплантация на органи, тъй като имат еднакъв набор от протеини и трансплантираната тъкан не се отхвърля. Делът на еднояйчните близнаци при хората е около 35-38% от общия брой.

Разнояйчните или двуяйчните близнаци се развиват от две различни яйцеклетки, едновременно оплодени от различни сперматозоиди. Двуяйчните близнаци могат да бъдат както от един, така и от различен пол и от генетична гледна точка не си приличат повече от обикновените братя и сестри.

Изследването на еднояйчните близнаци през целия им живот, особено ако живеят в различни социално-икономически и климатични условия, е интересно, защото разликите между тях в развитието на физическите и психическите свойства се обясняват не с различни генотипове, а с влиянието на околната среда. условия.

Цитогенетичният метод се основава на микроскопско изследванехромозомни структури при здрави и болни хора. Цитогенетичният контрол се използва при диагностицирането на редица наследствени заболявания, свързани с анеуплоидия и различни хромозомни пренареждания. Той също така дава възможност да се изследва стареенето на тъканите въз основа на изследвания на свързаната с възрастта динамика на клетъчната структура, за да се установи мутагенният ефект на факторите външна средана човек и др.

През последните години цитогенетичният метод придобива голямо значениевъв връзка с възможностите за човешки генетичен анализ, които се откриват чрез хибридизацията на соматични клетки в култура. Получаването на междуспецифични хибриди на клетки (например човешки и миши) позволява значително да се доближи до решаването на проблемите, свързани с невъзможността за насочени кръстоски, за локализиране на ген върху специфична хромозома, за създаване на група за свързване за редица признаци, и др. Комбиниране на генеалогичния метод с цитогенетичния метод, както и с най-новите техники генното инженерствозначително ускори процеса на генно картографиране при хората.

Биохимичните методи за изследване на човешката наследственост помагат да се открият редица метаболитни заболявания (въглехидрати, аминокиселини, липиди и др.), Използвайки например изследване на биологични течности (кръв, урина, амниотична течност) чрез качествен или количествен анализ. Причината за тези заболявания е промяна в активността на определени ензими.

С помощта на биохимични методи са открити около 500 молекулярни заболявания в резултат на проява на мутантни гени. При различни видове заболявания е възможно или да се определи самият анормален протеинов ензим, или да се идентифицират междинни метаболитни продукти. Според резултатите биохимични изследваниявъзможно е да се диагностицира заболяването и да се определят методите на лечение. Ранна диагностикаи използването на различни диети в първите етапи на постембрионалното развитие може да излекува някои заболявания или поне да облекчи състоянието на пациенти с дефектни ензимни системи.

Както всяка друга дисциплина, съвременната човешка генетика използва методи на сродни науки: физиология, молекулярна биология, генно инженерство, биологични и математическо моделиранеи др. Значително място в решаването на проблемите на медицинската генетика заема онтогенетичният метод, който ни позволява да разгледаме развитието на нормални и патологични характеристики по време на индивидуалното развитие на организма.

Наследствени заболявания при човека, тяхното лечение и профилактика. Към днешна дата са регистрирани повече от 2 хиляди наследствени човешки заболявания, повечето от които са свързани с психични разстройства. Според Световната здравна организация, благодарение на използването на нови диагностични методи, годишно се регистрират средно по три нови наследствени заболявания, които се срещат в практиката на лекар от всякаква специалност: терапевт, хирург, невролог, акушер-гинеколог, педиатър, ендокринолог и т.н. Болести, които нямат абсолютно нищо общо с наследствеността, практически ги няма. Поток различни заболявания(вирусни, бактериални, микози и дори наранявания) и възстановяването след тях в една или друга степен зависят от наследствени имунологични, физиологични, поведенчески и умствени характеристикииндивидуален.

Условно наследствените заболявания могат да бъдат разделени на три големи групи: метаболитни заболявания, молекулярни заболявания, които обикновено се причиняват от генни мутации и хромозомни заболявания.

Генни мутациии метаболитни нарушения. Генните мутации могат да доведат до повишена или намалена активност на определени ензими или дори до тяхната липса. Фенотипно такива мутации се проявяват като наследствени метаболитни заболявания, които се определят от липсата или излишъка на продукта от съответната биохимична реакция.

Генните мутации се класифицират според тяхната фенотипна проява, т.е. като заболявания, свързани с нарушение на аминокиселини, въглехидрати, липиди, минерален метаболизъм, метаболизъм на нуклеинова киселина.

Пример за нарушение на метаболизма на аминокиселините е албинизмът, сравнително безобидно заболяване, срещано в страните Западна Европас честота 1:25000. Причината за заболяването е дефект в ензима тирозиназа, който блокира превръщането на тирозина в меланин. Албиносите имат млечна кожа, много светла коса и нямат пигмент в ириса. Те имат повишена чувствителностна слънчевата светлина, която ги причинява възпалителни заболяваниякожата.

Едно от най-разпространените заболявания въглехидратния метаболизъме диабет. Това заболяване е свързано с дефицит на хормона инсулин, което води до нарушаване на образуването на гликоген и повишаване на нивата на кръвната захар.

Редица патологични признаци (хипертония, атеросклероза, подагра и др.) Се определят не от един, а от няколко гена (феноменът на полимеризацията). Това са заболявания с наследствено предразположение, които до голяма степен зависят от условията на околната среда: при благоприятни условия такива заболявания може да не се проявят.

Хромозомни заболявания. Този вид наследствено заболяване е свързано с промени в броя или структурата на хромозомите. Честотата на хромозомните аномалии при новородените варира от 0,6 до 1%, а на етап 8-12 седмици около 3% от ембрионите ги имат. Сред спонтанните аборти честотата на хромозомните аномалии е приблизително 30%, а при ранни стадии(до два месеца) - 50% и повече.

Описани са всички видове хромозомни и геномни мутации при хора, включително анеуплоидия, която може да бъде два вида - монозомия и полизомия. Монозомията е особено тежка.

Монозомия на целия организъм е описана за X хромозомата. Това е синдром на Shereshevsky-Turner (44+X), който се проявява при жени, които се характеризират с патологични промени в телосложението (нисък ръст, къс врат), нарушения в развитието на репродуктивната система (липса на повечето женски вторични полови белези) и умствени ограничения. Честотата на поява на тази аномалия е 1: 4000-5000.

Тризомичните жени (44+XXX) като правило се отличават с нарушения на сексуалното, физическото и умственото развитие, въпреки че при някои пациенти тези признаци може да не се появят. Има известни случаи на фертилитет при такива жени. Честотата на синдрома е 1:1000.

Мъжете със синдром на Клайнфелтер (44+XXY) се характеризират с нарушено развитие и активност на половите жлези, евнухоиден тип тяло (по-тесни от таза, раменете, женски тип окосмяване и отлагане на мазнини по тялото, удължени ръце и крака в сравнение с тялото). Оттук и по-високият растеж. Тези признаци, съчетани с известна умствена изостаналост, се появяват при относително нормално момче от момента на пубертета.

Синдромът на Klinefelter се наблюдава при полизомия не само на X хромозомата (XXX XXXY, XXXXY), но и на Y хромозомата (XYY. XXYY. XXYYY). Честотата на синдрома е 1:1000.

Сред автозомните заболявания тризомията 21 или синдромът на Даун е най-проучена. Според различни автори честотата на раждане на деца със синдром на Даун е 1: 500-700 новородени, а през последните десетилетия честотата на тризомия-21 се е увеличила.

Типични признаци на пациенти със синдром на Даун: малък нос с широк плосък мост, скосени очи с епикантус - надвиснала гънка отгоре горен клепач, малка деформирана уши, полуотворена уста, нисък ръст, умствена изостаналост. Около половината от пациентите имат пороци на сърцето и големите съдове.

Съществува пряка връзка между риска от раждане на деца със синдром на Даун и възрастта на майката. Установено е, че 22-40% от децата с това заболяване се раждат от майки над 40 години (2-3% от жените в детеродна възраст).

Тук разглеждаме само няколко примера за човешки генетични и хромозомни заболявания, които обаче дават известна представа за сложността и крехкостта на неговата генетична организация.

Основният начин за предотвратяване на наследствените заболявания е тяхната профилактика. За тази цел в много страни по света, включително Беларус, съществува мрежа от институции, предоставящи медицински и генетични консултации на населението. На първо място, услугите му трябва да се използват от лица, които встъпват в брак, които имат роднини в неравностойно генетично положение.

Генетичната консултация е задължителна при брак на роднини, лица над 30-40 години, както и работещи в производството с вредни условиятруд. Лекарите и генетиците ще могат да определят степента на риск от раждане на генетично непълноценно потомство и да осигурят наблюдение на детето по време на вътрематочното му развитие. Трябва да се отбележи, че пушенето, употребата на алкохол и наркотици от майката или бащата на нероденото дете рязко увеличава вероятността от раждане на бебе с тежки наследствени заболявания.

В случай на раждане на болно дете, понякога е възможно да се лекува с лекарства, диета и хормонално лечение. Ярък пример, потвърждаващ възможностите на медицината в борбата с наследствените заболявания, е полиомиелитът. Това заболяване се характеризира с наследствено предразположение, но пряката причина за заболяването е вирусна инфекция. Провеждането на масова имунизация срещу причинителя на заболяването позволи да се избавят всички деца, наследствено предразположени към него от тежки последствиязаболявания. Диетичното и хормоналното лечение се използват успешно при лечението на фенилкетонурия, захарен диабет и други заболявания.

Значението на генетиката за медицината и здравеопазването

Предмет и задачи на генетиката на човека. Човешката генетика или медицинската генетика изучава явленията на наследствеността и променливостта в различни популации от хора, особеностите на проявлението и развитието на нормалните (физически, творчески, интелектуални способности) и патологични признаци, зависимостта на заболяванията от генетична предопределеност и условия заобикаляща среда, включително от социално битови условия. Формирането на медицинската генетика започва през 30-те години. XX век, когато започват да се появяват факти, потвърждаващи, че унаследяването на черти при хората е подчинено на същите закони, както при другите живи организми.

Задачата на медицинската генетика е да идентифицира, изучава, предотвратява и лекува наследствени заболявания, както и да разработва начини за предотвратяване на вредното въздействие на факторите на околната среда върху човешката наследственост.

Методи за изследване на наследствеността при човека. При изучаване на наследствеността и изменчивостта на човека се използват следните методи: генеалогичен, близначен, цитогенетичен, биохимичен, дерматоглифичен, хибридизация на соматични клетки, моделиране и др.

Генеалогичният метод ви позволява да откриете семейните връзки и да проследите наследяването на нормални или патологични характеристики сред близки и далечни роднини в това семейство въз основа на съставяне на родословие - генеалогия. Ако има родословия, тогава, използвайки обобщени данни за няколко семейства, е възможно да се определи типът на наследяване на даден признак - доминиращ или рецесивен, свързан с пола или автозомно, както и неговия моногенен или полигенен характер. Генеалогичният метод е доказал унаследяването на много заболявания, като диабет, шизофрения, хемофилия и др.

Генеалогичният метод се използва за диагностика на наследствени заболявания и медико-генетично консултиране; позволява ви да извършвате генетична профилактика(предотвратяване на раждането на болно дете) и ранна профилактика на наследствени заболявания.

Методът на близнаците се състои в изучаване на развитието на черти при близнаци. Тя ви позволява да определите ролята на генотипа в наследяването на сложни черти, както и да оцените влиянието на фактори като възпитание, обучение и др.

Известно е, че човешките близнаци са еднояйчни (монозиготни) и двуяйчни (дизиготни). Еднояйчните или еднояйчните близнаци се развиват от една яйцеклетка, оплодена от един сперматозоид. Те винаги са от един и същи пол и поразително си приличат, тъй като имат еднакъв генотип. Освен това имат еднаква кръвна група, еднакви отпечатъци и почерк, дори родителите им ги бъркат и не могат да ги различат по миризмата на кучето. Само еднояйчните близнаци са 100% успешни при трансплантация на органи, тъй като имат еднакъв набор от протеини и трансплантираната тъкан не се отхвърля. Делът на еднояйчните близнаци при хората е около 35-38% от общия брой.

Разнояйчните или двуяйчните близнаци се развиват от две различни яйцеклетки, едновременно оплодени от различни сперматозоиди. Двуяйчните близнаци могат да бъдат както от един, така и от различен пол и от генетична гледна точка не си приличат повече от обикновените братя и сестри.

Изследването на еднояйчните близнаци през целия им живот, особено ако живеят в различни социално-икономически и климатични условия, е интересно, защото разликите между тях в развитието на физическите и психическите свойства се обясняват не с различни генотипове, а с влиянието на околната среда. условия.

Цитогенетичният метод се основава на микроскопско изследване на структурата на хромозомите при здрави и болни хора. Цитогенетичният контрол се използва при диагностицирането на редица наследствени заболявания, свързани с анеуплоидия и различни хромозомни пренареждания. Той също така дава възможност да се изследва стареенето на тъканите въз основа на изследвания на свързаната с възрастта динамика на клетъчната структура, да се установи мутагенното действие на факторите на околната среда върху хората и др.

IN последните годиниЦитогенетичният метод придоби голямо значение във връзка с възможностите за човешки генетичен анализ, които бяха открити чрез хибридизацията на соматични клетки в култура. Получаването на междуспецифични хибриди на клетки (например човешки и миши) позволява значително да се доближи до решаването на проблемите, свързани с невъзможността за насочени кръстоски, за локализиране на ген върху специфична хромозома, за създаване на група за свързване за редица признаци, и др. Комбинирането на генеалогичния метод с цитогенетичния метод, а също и с използвайки най-новите методиГенното инженерство значително ускори процеса на картографиране на гените при хората.

Биохимичните методи за изследване на човешката наследственост помагат да се открият редица метаболитни заболявания (въглехидрати, аминокиселини, липиди и др.), Използвайки например изследване на биологични течности (кръв, урина, амниотична течност) чрез качествен или количествен анализ. Причината за тези заболявания е промяна в активността на определени ензими.

С помощта на биохимични методи са открити около 500 молекулярни заболявания в резултат на проява на мутантни гени. При различни видове заболявания е възможно или да се определи самият анормален протеинов ензим, или да се идентифицират междинни метаболитни продукти. Въз основа на резултатите от биохимичните изследвания е възможно да се диагностицира заболяването и да се определят методите на лечение. Ранната диагностика и използването на различни диети в първите етапи на постембрионалното развитие могат да излекуват някои заболявания или поне да облекчат състоянието на пациенти с дефектни ензимни системи.

Както всяка друга дисциплина, съвременната генетика на човека използва методи на сродни науки: физиология, молекулярна биология, генно инженерство, биологично и математическо моделиране и др. Значително място в решаването на проблемите на медицинската генетика заема онтогенетичният метод, който ни позволява да разглеждат развитието на нормални и патологични характеристики по време на индивидуалното развитие на организма.

Наследствени заболявания при човека, тяхното лечение и профилактика. Към днешна дата са регистрирани повече от 2 хиляди наследствени човешки заболявания и повечето от тях са свързани с психични разстройства. Според Световната здравна организация, благодарение на използването на нови диагностични методи, годишно се регистрират средно по три нови наследствени заболявания, които се срещат в практиката на лекар от всякаква специалност: терапевт, хирург, невролог, акушер-гинеколог, педиатър, ендокринолог и т.н. Болести, които нямат абсолютно нищо общо с наследствеността, практически ги няма. Протичането на различни заболявания (вирусни, бактериални, микози и дори наранявания) и възстановяването от тях в една или друга степен зависят от наследствените имунологични, физиологични, поведенчески и психични особености на индивида.

Условно наследствените заболявания могат да бъдат разделени на три големи групи: метаболитни заболявания, молекулярни заболявания, които обикновено се причиняват от генни мутации, и хромозомни заболявания.

Генни мутации и метаболитни нарушения. Генните мутации могат да доведат до повишена или намалена активност на определени ензими или дори до тяхната липса. Фенотипно такива мутации се проявяват като наследствени метаболитни заболявания, които се определят от липсата или излишъка на продукта от съответната биохимична реакция.

Генните мутации се класифицират според тяхната фенотипна проява, т.е. като заболявания, свързани с нарушения на метаболизма на аминокиселините, въглехидратите, липидите, минералите и метаболизма на нуклеиновите киселини.

Пример за нарушение на метаболизма на аминокиселините е албинизмът, относително безобидно заболяване, срещащо се в Западна Европа с честота 1:25 000. Причината за заболяването е дефект в ензима тирозиназа, който блокира превръщането на тирозина в меланин. Албиносите имат млечна кожа, много светла коса и нямат пигмент в ириса. Имат повишена чувствителност към слънчева светлина, което причинява възпалителни кожни заболявания при тях.

Едно от най-честите заболявания на въглехидратния метаболизъм е захарният диабет. Това заболяване е свързано с дефицит на хормона инсулин, което води до нарушаване на образуването на гликоген и повишаване на нивата на кръвната захар.

Редица патологични признаци (хипертония, атеросклероза, подагра и др.) Се определят не от един, а от няколко гена (феноменът на полимеризацията). Това са заболявания с наследствена предразположеност, които до голяма степен зависят от условията на околната среда: при благоприятни условия такива заболявания може да не се проявят.

Хромозомни заболявания. Този вид наследствено заболяване е свързано с промени в броя или структурата на хромозомите. Честотата на хромозомните аномалии при новородените варира от 0,6 до 1%, а на етап 8-12 седмици около 3% от ембрионите ги имат. Сред спонтанните аборти честотата на хромозомните аномалии е приблизително 30%, а в ранните етапи (до два месеца) - 50% и по-висока.

Описани са всички видове хромозомни и геномни мутации при хора, включително анеуплоидия, която може да бъде два вида - монозомия и полизомия. Монозомията е особено тежка.

Монозомия на целия организъм е описана за X хромозомата. Това е синдром на Shereshevsky-Turner (44+X), който се проявява при жени, които се характеризират с патологични променителосложение (нисък ръст, къс врат), нарушения в развитието на репродуктивната система (липса на повечето женски вторични полови белези), умствени ограничения. Честотата на поява на тази аномалия е 1:4000-5000.

Тризомичните жени (44+XXX) като правило се отличават с нарушения на сексуалното, физическото и умственото развитие, въпреки че при някои пациенти тези признаци може да не се появят. Има известни случаи на фертилитет при такива жени. Честотата на синдрома е 1:1000.

Мъжете със синдром на Клайнфелтер (44+XXY) се характеризират с нарушено развитие и дейност на половите жлези, евнухоиден тип тяло (по-тесни от таза, раменете, женски тип окосмяване и отлагане на мазнини по тялото, удължени ръце и крака в сравнение с тялото). Оттук и по-високият растеж. Тези признаци, съчетани с известна умствена изостаналост, се появяват при относително нормално момче от момента на пубертета.

Синдромът на Klinefelter се наблюдава при полизомия не само на X хромозомата (XXX XXXY, XXXXY), но и на Y хромозомата (XYY. XXYY. XXYYY). Честотата на синдрома е 1:1000.

Сред автозомните заболявания, тризомията 21 или синдромът на Даун е проучена в най-голяма степен. Според различни автори раждаемостта на децата със синдром на Даун е 1: 500-700 новородени, а през последните десетилетия честотата на тризомия-21 се е увеличила.

Типични признаци на пациенти със синдром на Даун: малък нос с широк плосък мост, полегати очи с епикантус - надвиснала гънка над горния клепач, деформирани малки уши, полуотворена уста, нисък ръст, умствена изостаналост. Около половината от пациентите имат пороци на сърцето и големите съдове.

Съществува пряка връзка между риска от раждане на деца със синдром на Даун и възрастта на майката. Установено е, че 22-40% от децата с това заболяване се раждат от майки над 40 години (2-3% от жените в детеродна възраст).

Тук разглеждаме само няколко примера за човешки генетични и хромозомни заболявания, които обаче дават известна представа за сложността и крехкостта на неговата генетична организация.

Основният начин за предотвратяване на наследствените заболявания е тяхната профилактика. За тази цел в много страни по света, включително Беларус, съществува мрежа от институции, предоставящи медицински и генетични консултации на населението. На първо място, услугите му трябва да се използват от лица, които встъпват в брак, които имат роднини в неравностойно генетично положение.

Генетичната консултация е задължителна при женитба на роднини, лица над 30-40 години, както и работещи в производството с вредни условия на труд. Лекарите и генетиците ще могат да определят степента на риск от раждане на генетично непълноценно потомство и да осигурят наблюдение на детето по време на вътрематочното му развитие. Трябва да се отбележи, че пушенето, употребата на алкохол и наркотици от майката или бащата на нероденото дете рязко увеличава вероятността от раждане на бебе с тежки наследствени заболявания.

Ако се роди болно дете, понякога е възможно медикаментозно, диетично и хормонално лечение. Ярък пример, потвърждаващ възможностите на медицината в борбата с наследствените заболявания, е полиомиелитът. Това заболяване обаче се характеризира с наследствена предразположеност непосредствена причинаЗаболяването е вирусна инфекция. Провеждането на масова имунизация срещу причинителя на заболяването позволи да се спасят всички деца, наследствено предразположени към него, от тежките последици от заболяването. Диетичното и хормоналното лечение се използват успешно при лечението на фенилкетонурия, захарен диабет и други заболявания.

Въведение

Основата е човешката генетика и фундаментални дисциплини като анатомия, физиология, биохимия съвременна медицина. Мястото на генетиката сред биологичните науки и особеният интерес към нея се определят от факта, че тя изучава основните свойства на организмите, а именно наследствеността и изменчивостта.

Наследствеността и изменчивостта при хората са обект на изследване на човешката генетика на всички нива на нейната организация: молекулярно, клетъчно, организмово, популационно. Човешката генетика дължи успехите си до голяма степен на медицинската генетика – наука, която изучава ролята на наследствеността в човешката патология. Приложният клон на медицинската генетика е клиничната генетика, която използва напредъка в медицинската генетика, човешката генетика и общата генетика за решаване на клинични проблеми, възникващи при хората.

Генетиката е една от най-сложните дисциплини съвременна естествена наука. За да го разбера дълбоко, в работата си ще разгледам основните етапи от развитието на генетиката, видовете генетика, постиженията на генетиката в съвременната медицина и др.

1. История на развитието на генетиката

Генетиката е наука, която изучава закономерностите на наследствеността и изменчивостта, както и биологичните механизми, които ги осигуряват.

Първата научна стъпка в изучаването на наследствеността е направена от австрийския монах Грегор Мендел, който през 1866 г. публикува статията „Опити върху растителни хибриди“, която поставя основите на съвременната генетика.

Преди откритията на Мендел беше призната теорията за така наречената слята наследственост. Същността на тази теория беше, че по време на оплождането мъжкото и женското "начало" се смесват, "като цветовете в чаша вода", давайки началото на нов организъм. Мендел показа, че наследствените наклонности не се смесват, а се предават от родители на потомци под формата на дискретни (отделни) единици. Тези единици, представени по двойки (алели) в индивидите, остават отделни и се предават на следващите поколения в мъжки и женски гамети, всяка от които съдържа по една единица от всяка двойка. През 1909 г. датският ботаник-селекционер В. Йохансен ги нарича "гени", а през 1912 г. американският генетик Т. Г. Морган показва, че те се намират в хромозомите.

Официалната дата на раждане на генетиците се счита за 1900 г. Тогава бяха публикувани данните на Г. де Врис, К. Коренс и К. Чермак, които преоткриха моделите на наследяване на признаците, установени от Г. Мендел. Първите десетилетия на 20 век се оказаха плодотворни за развитието на основните принципи и направления на генетиката. Формулирана е идеята за мутации, популации и чисти линии на организми, хромозомна теориянаследственост, открит е законът на хомоложните серии, получени са данни за появата на наследствени промени под въздействието на рентгеновите лъчи и започва разработването на основите на генетиката на популациите на организмите.

През 1953 г. на междунар научно списаниеПубликувана е статия на биолозите Джеймс Уотсън и Франсис Крик за структурата на дезоксирибонуклеиновата киселина – ДНК.

Структурата на ДНК се оказа напълно необичайна: нейните молекули са с огромна дължина в молекулярен мащаб и се състоят от две нишки, сплетени заедно в двойна спирала. Всяка от нишките може да се сравни с дълъг низ от мъниста. В протеините „мънистата“ са двадесет различни вида аминокиселини. ДНК има само четири вида "мъниста" и те се наричат ​​нуклеотиди. „Мънистата“ на двете вериги на двойната спирала на ДНК са свързани помежду си и строго съответстват една на друга. В ДНК срещу нуклеотида аденин е тимин, срещу цитозин е гуанин. При тази конструкция на двойна спирала всяка от веригите съдържа информация за структурата на другата. Познавайки структурата на една верига, винаги можете да възстановите друга.

Резултатът са две двойни спирали - точни копия на своя предшественик. Тази способност да копира точно себе си е ключова за живота на Земята.

2. Генетика и медицина

2.1 Методи на изследване

В генетиката основният метод на изследване е генетичният анализ, който се извършва на всички нива на организация на живите същества (от молекулярно до популационно). В зависимост от целта на изследването, то се “модифицира” в определени методи – хибридологичен, популационен, мутационен, рекомбинационен, цитогенетичен и др.

Хибридологичният метод дава възможност да се установят модели на наследяване на индивидуалните характеристики и свойства на организма чрез провеждане на серия от директни или обратни кръстосвания в продължение на няколко поколения. Моделите на наследяване на черти и свойства при хората се установяват с помощта на генеалогичен метод (анализ на родословия). Законите за наследяване на признак в популациите се определят с помощта на популационния метод или популационен анализ.

Цитогенетичният метод, който съчетава принципите на цитологичния и генетичния анализ, се използва за изучаване на моделите на материалната приемственост в поколенията на отделните клетки и организми и "анатомията" на материалните носители на наследствеността.

Феногенетичният анализ ни позволява да изследваме действието на гена и проявлението на гените в индивидуално развитиетяло. За целта се използват техники като трансплантация на генетично различни тъкани, клетъчни ядра или отделни гени от една клетка в друга, както и изследване на химери – експериментално получени многоклетъчни организми, състоящи се от генетично различни клетки, първоначално принадлежащи на различни индивиди.

Мутационният и рекомбинационният анализ се използват за изследване на фината организация и функция на генетичния материал, структурата на различните ДНК, техните промени, механизмите на функциониране и обмена на гени при кръстосване. Интензивно се развива методът на молекулярно-генетичния анализ.

2.2 Медицински интерес

С развитието на генетиката стана възможна употребанеговите методи при изследване на нелечими преди това болести, патологии и др. Което започна да привлича значителен интерес от учени, работещи в областта на медицината. Известни са няколко хиляди генетични заболявания, които почти на 100% зависят от генотипа на индивида. Най-опасните от тях включват: киселинна фиброза на панкреаса, фенилкетонурия, галактоземия, различни формикретинизъм, хемоглобинопатии, както и синдроми на Даун, Търнър и Клайнфелтер. Освен това има заболявания, които зависят както от генотипа, така и от околната среда: исхемична болест, захарен диабет, ревматоидни заболявания, пептични язвистомаха и дванадесетопръстника, много онкологични заболявания, шизофрения и други психични заболявания.

Исторически медицинският интерес към генетиката първоначално се формира във връзка с наблюденията на наследствени патологични (болезнени) черти. През втората половина на 19 век английският биолог Ф. Галтън определя "човешката наследственост" като самостоятелен предмет на изследване. Той също предложи номер специални методигенетичен анализ: генеалогичен, близначен, статистически. Изследването на моделите на унаследяване на нормални и патологични черти все още заема водещо място в човешката генетика.

2.3 Човешка генетика

Човешката генетика е специален клон на генетиката, който изучава характеристиките на наследяването на черти при хората, наследствени заболявания(медицинска генетика), генетична структура на човешките популации. От областите на човешката генетика най-интензивно се развиват цитогенетиката, биохимичната генетика, имуногенетиката, висшата генетика. нервна дейност, физиологична генетика.

Човешката генетика е теоретична основасъвременна медицина и модерно здравеопазване. Разделя се на антропогенетика, която изучава моделите на наследствеността и променливостта на нормалните черти човешкото тяло, демографска генетика (популационна генетика), екологична генетика (изследване на генетични аспективръзката между човека и околната среда) и медицинската генетика, която изучава наследствените патологии (болести, дефекти, деформации и др.).

Най-важната област на човешката генетика е медицинската генетика. Медицинската генетика помага да се разбере взаимодействието на биологични и екологични фактори в човешката патология. Понякога се разглежда не като клон на човешката генетика, а като самостоятелно направление от общата генетика.

2.4 Медицинска генетика

Медицинската генетика изучава явленията на наследствеността и променливостта в различни човешки популации, характеристиките на проявлението и развитието на нормални (физически, творчески, интелектуални способности) и патологични характеристики, зависимостта на заболяванията от генетичната предопределеност и условията на околната среда, включително социалните условия на живот. Той също така разработва системи за диагностика, лечение, профилактика и рехабилитация на пациенти с наследствени заболявания и диспансеризация на техните семейства, изучава ролята и механизмите на наследствената предразположеност при заболяванията на човека.

Формирането на медицинската генетика започва през 30-те години. XX век, когато започват да се появяват факти, потвърждаващи, че унаследяването на черти при хората е подчинено на същите закони, както при другите живи организми.

Задачата на медицинската генетика е да идентифицира, изучава, предотвратява и лекува наследствени заболявания, както и да разработва начини за предотвратяване на въздействието на факторите на околната среда върху човешката наследственост.

Основният клон на медицинската генетика е клиничната генетика, която изучава етиологията и патогенезата на наследствените заболявания, променливостта клинични проявленияи хода на наследствената патология и заболявания, характеризиращи се с наследствена предразположеност, в зависимост от влиянието генетични фактории фактори на околната среда, а също така разработва методи за диагностика, лечение и профилактика на тези заболявания. Клиничната генетика включва неврогенетика, дерматогенетика (изучава наследствени кожни заболявания - генодерматози), офталмогенетика, фармакогенетика (изучава наследствени реакции на организма към лекарства). Медицинската генетика е свързана с всички раздели на съвременността клинична медицинаи други области на медицината и здравеопазването, включително биохимия, физиология, морфология, обща патология, имунология.

11.1. Генетични методи на човека

Конвенционалните генетични методи - изследване на потомство от строго контролирани, целеви кръстоски, получаване на мутации с помощта на мутагенни фактори - не са приложими в човешката генетика. Освен това съществуват известни трудности при изучаването на човешката наследственост и променливост поради малкия брой потомство в семействата, смяната на поколенията след 25 - 30 години, Голям брой(23 за жени и 24 за мъже)

групи за генно свързване. В човешката генетика обаче са разработени и успешно се използват уникални изследователски техники, които заедно дават задоволителни резултати.

11.1.1. Генеалогичен метод

Генеалогичният метод се състои в анализиране на родословия и ви позволява да определите вида на наследяване (доминантно, рецесивно, автозомно или свързано с пола) на черта, както и нейната моногенна или полигенна природа. Въз основа на получената информация се прогнозира вероятността за проява на изследвания признак в потомството, което е от голямо значение за профилактиката на наследствените заболявания.

Ориз. 11.1. Родословни символи

При автозомно наследяване чертата се характеризира с еднаква вероятност за проявление и при двата пола. Има автозомно-доминантно и автозомно-рецесивно унаследяване.

При автозомно доминантно унаследяване доминантният алел се реализира в черта както в хомозиготно, така и в хетерозиготно състояние. Ако поне един родител има доминантна черта, последната се проявява с различна вероятност във всички следващи поколения (фиг. 11.2). Доминантните мутации обаче се характеризират с ниска пенетрантност. В някои случаи това създава определени трудности при определяне на вида на наследството.

При автозомно рецесивно унаследяване рецесивният алел се реализира в черта в хомозиготно състояние. Рецесивните заболявания при децата се срещат по-често при бракове между фенотипно нормални хетерозиготни родители. За хетерозиготни родители (Aa x Aa) вероятността да имат болни деца (aa) ще бъде 25%, същият процент (25%) ще бъдат здрави (AA), останалите 50% (Aa) също ще бъдат здрави, но ще бъдат хетерозиготни носители на рецесивния алел.

Х-свързаното наследяване може да бъде доминантно или рецесивно (обикновено рецесивно). Нека разгледаме Х-свързаното рецесивно унаследяване, като използваме примера на човешко заболяване като хемофилия (нарушение на кръвосъсирването). Пример, известен на целия свят: носителката на хемофилия, кралица Виктория, беше хетерозиготна и предаде мутантния ген на своя син Леополд и две дъщери. Това заболяване проникна в редица кралски къщи в Европа и дойде в Русия (фиг. 11.5).

11.1.2. Метод на населението

Методите на популационната генетика се използват широко в изследванията върху хората. Вътрешносемейният анализ на заболеваемостта е неделим от изследването на наследствената патология както в отделните страни, така и в относително изолирани групи от населението. Изследването на честотата на гените и генотиповете в популациите е предмет на популационно-генетичните изследвания. Това предоставя информация за степента на хетерозиготност и полиморфизъм на човешките популации и разкрива разликите в честотите на алелите между различните популации.

Смята се, че законът на Харди-Вайнберг показва, че наследяването като такова не променя честотата на алелите в популацията. Този закон е доста подходящ за анализиране на големи популации, където се извършва свободно кръстосване. Сумата от честотите на алелите на един ген, съгласно формулата на Харди-Вайнберг p + q = 1, в генофонда на популацията е постоянна величина. Сумата от генотипните честоти на алелите на даден ген p2 + 2pq + q2= 1 също е постоянна величина. При пълно доминиране, след като установим броя на рецесивните хомозиготи в дадена популация (q е броят на хомозиготните индивиди за рецесивен ген с генотип aa), достатъчно е да вземем корен квадратен от получената стойност и ще намерим честота на рецесивния алел a. Честотата на доминиращия алел А ще бъде p = 1 - q. След като се изчислят честотите на алелите a и A по този начин, е възможно да се определят честотите на съответните генотипове в популацията (p = AA; 2p# = Aa). Например, според редица учени честотата на албинизма (унаследяван като автозомно-рецесивен признак) е 1:20 0*00 (d). Следователно честотата на алел a в генофонда ще бъде q = V1/20 000 = /141 и тогава честотата на алел A ще бъде p = 1 - p = 1 - Vi4i = 140/i4l. В този случай честотата на хетерозиготните носители на гена за албинизъм (2 pq) ще бъде 2(140/141) (V141) = V70, или 1,4%.

Статистическият анализ на разпределението на отделните наследствени черти (гени) в човешките популации в различни страни позволява да се определи адаптивната стойност на конкретни генотипове. Веднъж възникнали, мутациите могат да се предават на потомството в продължение на много поколения. Това води до полиморфизъм (генетична хетерогенност) в човешките популации. Сред населението на Земята е почти невъзможно (с изключение на еднояйчните близнаци) да се намерят генетично идентични хора. В хетерозиготно състояние популациите съдържат значителен брой рецесивни алели (генетичен товар), които причиняват развитието на различни наследствени заболявания. Честотата на тяхното възникване зависи от концентрацията на рецесивния ген в популацията и се увеличава значително при кръвно-родствени бракове.

11.1.3. Двойен метод

Този метод се използва в генетиката на човека за определяне на степента на наследствена зависимост на изследваните характеристики. Близнаците могат да бъдат еднояйчни (образуват се в ранните етапи на фрагментация на зиготата, когато пълноценни организми се развиват от два или по-рядко от по-голям брой бластомери). Еднояйчните близнаци са генетично идентични. Когато две или по-рядко повече яйцеклетки узреят и след това се оплождат от различни сперматозоиди, се развиват разнояйчни близнаци. Разнояйчните близнаци не приличат повече един на друг от братята и сестрите, родени по различно време. Честотата на близнаци при хора е около 1% (*/3 еднояйчни,/3 разнояйчни); по-голямата част от близнаците са близнаци.

Тъй като наследственият материал на еднояйчните близнаци е еднакъв, разликите, които възникват между тях, зависят от влиянието на околната среда върху генната експресия. Сравнението на честотата на сходство за редица характеристики при двойки еднояйчни и разнояйчни близнаци дава възможност да се оцени значението на наследствените фактори и факторите на околната среда в развитието на човешкия фенотип.

11.1.4. Цитогенетичен метод

Цитогенетичният метод се използва за изследване на нормалния човешки кариотип, както и за диагностициране на наследствени заболявания, свързани с геномни и хромозомни мутации. 140

В допълнение, този метод се използва за изследване на мутагенните ефекти на различни химикали, пестициди, инсектициди, лекарства и др.

По време на периода на клетъчно делене на етапа на метафазата хромозомите имат по-ясна структура и са достъпни за изследване. Човешкият диплоиден набор (виж фиг. 9.2) се състои от 46 хромозоми: 22 двойки автозоми и една двойка полови хромозоми (XX при жените, XY при мъжете). Обикновено левкоцитите от периферната кръв на човека се изследват и се поставят в специална хранителна среда, където се разделят. След това се приготвят препарати и се анализира броят и структурата на хромозомите. Разработването на специални методи за оцветяване значително опрости разпознаването на всички човешки хромозоми и в комбинация с генеалогичния метод и методите на клетъчното и генното инженерство направи възможно свързването на гените със специфични участъци от хромозоми. Интегрираното приложение на тези методи е в основата на картографирането на човешките хромозоми.

Цитологичният контрол е необходим за диагностика на хромозомни заболявания, свързани с анеуплоидия и хромозомни мутации. Най-често срещаните са болестта на Даун (тризомия на 21-вата хромозома), синдромът на Клайнфелтер (47 XXY), синдромът на Шершевски-Търнър (45 XO) и др. Загубата на част от една от хомоложните хромозоми на 21-вата двойка води до заболяване на кръвта - хронична миелоидна левкемия.

Цитологичните изследвания на интерфазните ядра на соматичните клетки могат да открият така нареченото тяло на Barr или полов хроматин (фиг. 11.6). Оказа се, че половият хроматин нормално присъства при жените и отсъства при мъжете. Това е резултат от хетерохроматизация на една от двете X хромозоми при жени (вижте точка 9.6). Познавайки тази функция, можете да идентифицирате пола

и откриване на необичаен брой Х хромозоми.

11.1.5. Биохимичен метод

Наследствените заболявания, причинени от генни мутации, които променят структурата или скоростта на синтеза на протеини, обикновено са придружени от нарушения на въглехидратния, протеиновия, липидния и други видове метаболизъм. Наследствените метаболитни дефекти могат да бъдат диагностицирани чрез определяне на структурата на променения протеин или неговото количество, идентифициране на дефектни ензими или откриване на метаболитни междинни продукти в извънклетъчните телесни течности (кръв, урина, пот и др.). Например, анализът на аминокиселинните последователности на мутационно променени хемоглобинови протеинови вериги направи възможно идентифицирането на няколко наследствени дефекта, които са в основата на редица заболявания - хемоглобинози. По този начин, при сърповидноклетъчна анемия при хора, абнормният хемоглобин, дължащ се на мутация, се различава от нормалния чрез заместване само на една аминокиселина (глутаминова киселина с валин).

В здравната практика, в допълнение към идентифицирането на хомозиготни носители на мутантни гени, съществуват методи за идентифициране на хетерозиготни носители на някои рецесивни гени, което е особено важно в медицинското генетично консултиране. По този начин, при фенотипно нормални хетерозиготи за фенилкетонурия (рецесивен мутантен ген; при хомозиготи, метаболизмът на аминокиселината фенилаланин е нарушен, което води до умствена изостаналост), след приемане на фенилаланин се открива повишено ниво на фенилаланин в кръвта. При хемофилия хетерозиготно носителство на мутантен ген може да се установи чрез определяне на активността на ензима, променен в резултат на мутацията.

11.2. Медицинско генетично консултиране

Основните задачи на медицинското генетично консултиране са да се предскаже вероятността от деца с определена наследствена аномалия. Подробното запознаване с родословията на хората и използването на различни методи за изследване позволява на генетикът да оцени степента на риск от раждане на болно потомство. Препоръките, дадени в медико-генетичните консултации относно мъдростта на сключването на даден брак, раждането на деца или прекъсването на бременността, имат за цел да гарантират, че консултираните могат да ги вземат предвид и доброволно да вземат подходящо решение.

Лекарите не препоръчват бракове между близки роднини и между носители на наследствени заболявания. Съпрузите обикновено се обръщат към медицински генетични консултации след раждането на децата си с определени аномалии и се стремят да открият възможността за поява на наследствени дефекти при следващи деца. В някои случаи е възможно да се предвиди вероятността да имате второ здраво дете.

В някои случаи медицинското генетично консултиране може да разкрие наличието на наследствени заболявания, чието развитие до голяма степен зависи от неблагоприятните влияния на околната среда. Тогава навременното прилагане на превантивни мерки може да предотврати тяхното фенотипно развитие. По този начин, с генетично предразположение към затлъстяване, балансираната диета, режимът на работа и почивка предотвратяват или значително намаляват появата на такава патология.

Лекарите разполагат с целия арсенал от методи за човешка генетика, разгледани по-горе, и редица други методи, които позволяват не само да се разбере по-добре природата на наследствените заболявания и естеството на тяхното наследяване, но и да се предвиди степента на риск от болно потомство, както и бързо диагностициране и лечение на пациенти. Ранното откриване на фенилкетонурия и диета с ограничен прием на фенилаланин предотвратява увреждането на централната нервна система и най-тежките симптоми на заболяването.

Генеалогичен метод се състои в изучаване на родословия въз основа на законите на Мендел за наследяване и помага да се установи естеството на наследяване на черта (доминираща или рецесивна). Така се установява унаследяването на индивидуалните характеристики на човека: черти на лицето, ръст, кръвна група, умствен и психологически състав, както и някои заболявания. Например, когато изучавате родословието на кралската династия Хабсбург, изпъкнал долна устнаи крив нос. Този метод разкрива вредните последици от кръвно-родствените бракове, които са особено изразени в случаите на хомозиготност за същия неблагоприятен рецесивен алел. При родствените бракове вероятността от раждане на деца с наследствени заболявания и ранна детска смъртност е десетки и дори стотици пъти по-висока от средната.

Съставител A.A. Медведев

Двойен метод е да се изследват разликите между еднояйчните близнаци. Този метод е предоставен от самата природа. Помага да се идентифицира влиянието на условията на околната среда върху фенотипа за същите генотипове. Еднояйчните близнаци, отглеждани при еднакви условия, имат поразително сходство не само в морфологичните характеристики, но и в умствените и интелектуалните характеристики. С помощта на двойния метод е разкрита ролята на наследствеността при редица заболявания.

Метод на населението. Популационната генетика е изследване на генетичните различия между отделни групихора (популации), изследва моделите на географско разпределение на гените.

Цитогенетичен метод въз основа на изследване на изменчивостта и наследствеността на ниво клетки и субклетъчни структури. Установена е връзка между редица сериозни заболявания и хромозомни аномалии. Хромозомните нарушения се срещат при 7 от всеки хиляда новородени и водят до смърт на ембриона (спонтанен аборт) през първата трета от бременността в половината от всички случаи. Ако дете с хромозомни аномалии се роди живо, то обикновено страда от тежки заболявания и изостава в умственото и физическото развитие.

Биохимичен метод ни позволява да идентифицираме много наследствени човешки заболявания, свързани с метаболитни нарушения. Известни са аномалии на въглехидратния, аминокиселинния, липидния и други видове метаболизъм. Например, захарният диабет се причинява от нарушение в нормалното функциониране на панкреаса - той не отделя необходимото количество от хормона инсулин в кръвта, което води до повишаване на кръвната захар. Това разстройство не е причинено от една груба грешка в генетичната информация, а от цял ​​набор от малки грешки, които заедно водят до или предразполагат към заболяването.

Заключение

Законите на Мендел важат за хората. При изучаването на човешката генетика обаче възникват определени трудности поради:

– невъзможността да се използва основният генетичен метод за контролни кръстоски; – рядка смяна на поколенията; – малко потомство; – голям брой хромозоми; – късен пубертет.

От друга страна, структурата и физиологията на хората са изучени много по-пълно от тези на растенията и животните; Изследвани са много наследствени заболявания.

28. Променливост. Видове променливост. Променливост на модификацията.

Видове променливост.

Универсална собственост на живите организми придобиването на различия от индивиди както от други видове, така и от собствения вид се нарича променливост. Разбира се, еднояйчните близнаци много си приличат, но винаги има поне една бенка, която ги отличава. И ако например единият от близнаците се занимава с бодибилдинг, а другият с шах, тогава разликите във фенотипа им ще бъдат много забележими.

Различават се два вида изменчивост: модификационна (фенотипна) и наследствена (генотипна).

Променливост на модификацията.

Всички характеристики на живия организъм се определят от комбинация от гени, които изграждат генотип на този организъм.

Гените обаче постоянно се влияят от външната среда и степента на проявление на действието на гените може да бъде различна.

Ако чрез вегетативно размножаване получите няколко храсти, например цариградско грозде от един „родителски“ храст, тогава генотипите на новите храсти ще бъдат абсолютно идентични.

Техните фенотипове обаче със сигурност ще се различават. Тези разлики в броя и размера на листата, дължината на стъблата и т.н. ще бъдат причинени от различни степени на излагане на фактори на околната среда: влажност, светлина, качество на почвата.

Такива промени в характеристиките на даден организъм, които не засягат неговите гени и не могат да бъдат предадени на следващите поколения, се наричат ​​модификация, а този вид променливост се нарича модификация. Най-често на модификация подлежат количествени признаци - ръст, тегло, плодовитост и др.

Класически пример за модификационна променливост е променливостта на формата на листата растения вкореняване на върха на стрела под вода. Един отделен връх на стрела има три вида листа (фиг. 65), в зависимост от това къде се развива листът: под вода, на повърхността или във въздуха. Тези разлики във формата на листата се определят от степента на осветеност, а наборът от гени в клетките на всеки лист е еднакъв. Различните признаци и свойства на организма се характеризират с по-голяма или по-малка зависимост от условията на околната среда. Например, при човек цветът на ириса и кръвната група се определят само от съответните гени и условията на живот не могат да повлияят на тези признаци. Но височината, теглото, физическата издръжливост силно зависят от външните условия, например от качеството хранене , физическа активност и др. Границите на модификационната променливост на всеки признак се наричат ​​норма на реакция. Скоростта на реакцията се определя генетично и се предава по наследство.

Променливостта на знака понякога е много голяма, но не може да надхвърли границите на нормата на реакция. За някои признаци нормата на реакция е много широка (например стригане на вълна от овце, производство на мляко при крави), докато други характеристики се характеризират с тясна норма на реакция (цвят на козината при зайци).

От горното следва един много важен извод. Не самата черта се наследява, а способността да се прояви тази черта при определени условия, с други думи, нормата на реакцията на тялото към външни условия се наследява.

Така че можем да изброим следните основни характеристики на променливостта на модификацията:

Промените в модификацията не се предават на потомците; - модификационните промени възникват в много индивиди от вида и зависят от влиянията на околната среда; - модификационните промени са възможни само в рамките на нормата на реакцията, т.е. в крайна сметка те се определят от генотипа.

Наследствена изменчивост.

Наследствената изменчивост се причинява от промени в генетичния материал и е в основата на разнообразието на живите организми, както и главната причинаеволюционен процес, тъй като доставя материал за естествения подбор.

Наследствената изменчивост се проявява в две форми - комбинативна и мутационна.

Основата на комбинираната променливост е сексуалният процес, в резултат на който възниква огромен набор от различни генотипове.

Клетките на всеки човек съдържат 23 майчини и 23 бащини клетки. хромозоми . Когато се образуват гамети, във всяка от тях ще попаднат само 23 хромозоми, а колко от тях ще бъдат от бащата и колко от майката е въпрос на случайност.Това е първият източник на комбинирана изменчивост.

Втората му причина е пресичането.

Не само, че всяка от нашите клетки носи хромозомите на нашите баби и дядовци, но определена част от тези хромозоми са получили, в резултат на кръстосване, част от техните гени от хомоложни хромозоми, които преди са принадлежали на друга линия от предци. Такива хромозоми се наричат ​​рекомбинантни. Участвайки във формирането на организъм от ново поколение, те водят до неочаквани комбинации от характеристики, които не са присъствали нито в бащиния, нито в майчиния организъм.

И накрая, третата причина за комбинираната променливост е случайният характер на срещите на определени гамети по време на процеса на оплождане.

И трите процеса, лежащи в основата на комбинираната изменчивост, действат независимо един от друг, създавайки огромно разнообразие от всички възможни генотипове.

Настъпването на промени в наследствения материал, т.е. в молекулите ДНК , се нарича мутационна изменчивост. Освен това промени могат да настъпят както в отделните молекули (хромозоми), така и в броя на тези молекули. Мутациите възникват под въздействието на различни външни и вътрешни фактори на средата.

Терминът "мутация" е предложен за първи път през 1901 г. от холандския учен G. de Vries, който описва спонтанни мутации в растенията. Мутациите се появяват рядко, но водят до внезапни резки промени в чертите, които се предават от поколение на поколение.