Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Введение
1.1 Актуальность
1.2 Научная новизна
1.3 Научно-практическая значимость
Глава 2. Обзор литературы
Генетическая структура популяций человека
2.1 Основные популяционно-генетические характеристики и их изучение в современных популяциях .
2.1.1 Инбридинг и инбредный ландшафт
2.1.2 Брачно-миграционные характеристики.
2.1.3 Витальные статистики и индекс Кроу.
2.1.4 Компьютерная технология геногеографического изучения генофонда популяций
2.1.5 Изучение генетической структуры популяций человека
2.2 Полиморфизм ДНК человека и его использование в популяционно-генетических исследованиях
2.2.1 Полиморфизм митохондриальной ДНК человека.
2.3 Этническая история населения Средней Азии
2.3.1 Этногенез казахов
Глава 3. Материалы и методы исследования
3.1. Объект и материалы обследования
3.1.1 Основные климатогеографические, демографические и этнические характеристики Республики Казахстан
3.1.2 Источники получения генетико-демографической информации
3.2 Методы исследования генетико-основных Методы исследования демографических параметров популяций человека.
3.2.2 Методы изучения полиморфизма митохондриальной ДНК
3.2.3. Статистическая обработка результатов
Глава 4. Результаты и обсуждение
4.1 Основные демографические характеристики сельских популяций различных регионов Казахстана
4.1.1 Демографические характеристики сельских популяций Казахстана
4.1.2 Параметры репродукции в сельских популяциях Казахстана
4.2 Популяционно-генетические параметры сельских популяций различных регионов Казахстана
4.2.1 Брачно-миграционная структура сельских популяций
4.2.2 Параметры изоляции расстоянием Малеко и инбредный ландшафт сельских популяций Казахстана
Глава 5 Генетическое разнообразие казахского народа по данным о полиморфизме митохондриальной ДНК
5.1 Уровень гаплотипического разнообразия казахских популяций по данным о полиморфизме нуклеотидных последовательностей гипервариабельного сегмента контрольного региона мтДНК
5.1.1 Изменчивость нуклеотидных последовательностей контрольного региона мтДНК в казахских популяциях.
5.1.2 Генетическое разнообразие митохондриального генофонда популяции казахов
5.2 Анализ распределения частот гаплогрупп митохондриальной ДНК в популяции казахов.
5.2.1 Восточноевразийские линии мтДНК в этнических группах популяции казахов
5.2.2 Западноевразийские линии мтДНК в этнических группах популяции казахов
5.3 Анализ филогенетических взаимоотношений казахов по данным о полиморфизме митохондриального генома.
5.3.1 Медианные сети и генетические расстояния 201
5.3.2 Оценка относительного вклада западноевразийских и восточноевразийских компонентов в формирование генофонда казахского народа.
Глава 6 Многомерный анализ генетической структуры казахской популяции по полиморфизму мтДНК
6.1 Анализ генетических расстояний 219
6.2 Анализ главных компонент 225
Заключение 233
Выводы 253
Список литературы
- Актуальность
- Основные популяционно-генетические характеристики и их изучение в современных популяциях
- Основные климатогеографические, демографические и этнические характеристики Республики Казахстан
- Основные демографические характеристики сельских популяций различных регионов Казахстана
Введение к работе
Популяционная генетика, как один из разделов генетики человека, изучающая генотипический состав популяций и факторов, влияющих на изменение этого состава в пространстве и во времени, является одной из интенсивно развивающихся в настоящее время научных дисциплин [Алтухов ЮЛ, 1989].
Составление полного популяционно-генетического портрета изучаемого региона является задачей максимум для любого исследователя, обусловленной не только чисто научным интересом, но и практическими потребностями регионального медико-генетического консультирования [Ельчинова Г.И., 2004].
Понимая, что генофонд - это совокупность всех наследственных факторов ныне существующего народа, но сформированных в основном предшествующими поколениями, необходимо знать ряд демографических характеристик, как то: длительность существования популяции, ее численность, занимаемые территории, интенсивность миграций, характер брачной структуры, особенности воспроизводства. Эти показатели, в конечном счете, определяют генетический портрет и этнический полиморфизм человеческих сообществ.
Изучение структуры генофонда, его дифференциации и степени генетического сходства современных этнических групп является одной из ключевых задач популяционной генетики.
Современные достижения в области молекулярной биологии по расшифровке точной нуклеотидной последовательности генома человека существенно расширили возможности генетических исследований современных популяций.
Сегодня наряду с классическим изучением полиморфизма на уровне белков и ферментов, ПДРФ-анализом ДНК для решения популяционно-генетических проблем все шире используется исследование гипервариабельных последовательностей митохондриального генома, поскольку в силу своей большей гетерозиготности в популяциях они являются более информативными маркерами при изучении структуры популяций [Jorde L., 1980; Edwards A. et al., 1992; Mountain J., 1997; Хуснутдинова Э.К., 1997; Villems R. et al., 2001; Степанов B.A., 2001].
Особое место среди высокополиморфных генетических систем принадлежит митохондриальной ДНК (мтДНК). Материнский характер наследования, отсутствие рекомбинации и высокий уровень изменчивости позволяют использовать мтДНК как высокоинформативный инструмент в решении вопросов эволюционной, популяционнои и медицинской генетики [AndersonS., 1981; Horai S. et al., 1990; 1995, 1996; Cann R. et al., 1987; Stoneking M. et al., 1994; Петрищев B.H. и др., 1993; Малярчук Б.А. и др.., 1995, 2000; Sajantila A. et al., 1995; Lahermo P. et al., 1996; Richards Mietal., 1996; 1998; Хуснутдинова Э.К.и др., 1999; Macaulay V. et al., 1999; Пузырев В. П. и др., 1999; Orekhov V. et al., 1999; Villems R. et al., 2001; Степанов B.A.,2001].
Несомненный интерес для популяционных исследований представляет Республика Казахстан. Первые работы по изучению наследственного полиморфизма народонаселения Казахстана были выполнены в середине 70-х годов О. Исмагуловым с коллегами [Исмагулов О., 1970, 1972, 1974, 1982]. Было проведено изучение генетического разнообразия казахов с использованием иммунологических,, биохимических и краниологических маркеров. Это позволило получить уникальную информацию о полиморфизме генетической структуры популяций Казахстана. Вместе с тем, в; антропологическом типе казахского народа фиксируются признаки двух больших рас - европеоидной и монголоидной. Учитывая этническую неоднородность коренного этноса, проживающего на территории Казахстана, чрезвычайную сложность процессов его исторического формирования представляется целесообразным проведение популяционных и молекулярно-генетических исследований генетической структуры популяций Казахстана.
Изучение полиморфизма мтДНК дает возможность выявить генетические процессы, непосредственно отражающие этническую историю, филогенетические взаимоотношения и эволюцию современного этноса казахов по женской линии. Подобные исследования сейчас проводятся во всем мире. Накопление данных о генетическом своеобразии народа Казахстана будет способствовать расширению границ генетически изученных областей Евразии и, в целом, мирового распределения частот генов, что и обосновывает своевременность и актуальность настоящего исследования.
Цель работы. Изучить популяционно-генетическую структуру сельских популяций различных регионов Казахстана и генофонд казахов по данным полиморфизма митохондриальной ДНК, витальных статистик и брачных миграций.
Задачи исследования:
1. Изучить основные генетико-демографические параметры сельских популяций Казахстана и описать особенности репродуктивного поведения.
2. Определить параметры микроэволюции тестируемых популяций на основе брачно-миграционной структуры (параметры изоляции расстоянием Малеко, индекс эндогамии).
3. Оценить уровень гаплотипического разнообразия казахской популяции по данным о полиморфизме нуклеотидных последовательностей гипервариабельного сегмента І (ГВСІ) контрольного региона мтДНК.
4. Дать оценку относительного вклада европеоидного и монголоидного компонентов в формирование генетического разнообразия митохондриального генофонда популяции казахов.
5. Оценить генетическую дифференциацию и охарактеризовать филогенетические взаимоотношения казахов по данным о полиморфизме мтДНК.
6. Провести многомерный геногеофафический анализ генетической структуры казахской популяции по данным полиморфизма митохондриальной ДНК.
1.2 Научная новизна
В результате проведенного исследования получены данные о генетической структуре сельских популяций различных регионов Казахстана с использованием методов популяционной и молекулярной генетики. Впервые выявлены наиболее существенные с медико-генетической точки зрения параметры формирования их генетической структуры.
Впервые в популяции казахов для трех жузов проведен анализ нуклеотидных последовательностей гипервариабельного сегмента 1 контрольного региона мтДНК, дана характеристика генетической структуры среднего, младшего и старшего жузов казахского этноса по женской линии.
По данным о распределении частот гаплотипов по женской линии впервые проведена оценка генного разнообразия и генетической дифференциации современного этноса казахов, проживающих на территории Казахстана.
Впервые на основе данных полиморфизма митохондриального генома рассчитаны генетические расстояния и проведен анализ филогенетических взаимоотношений между казахскими жузами, этносом казахов и другими народами.
Полученные данные о вариабельности нуклеотидных последовательностей ГВС1 мтДНК казахов послужат существенным пополнением знаний о мировом распределении частот генов.
Впервые для этноса казахов и жузов проведен картофафический анализ территориальной изменчивости митохондриальных линий ДНК.
Все полученные данные являются принципиально новыми.
1.3 Научно-практическая значимость
Популяционно-демографическая характеристика сельских популяций различных регионов Казахстана является новой информацией для геногеографического изучения одного из важнейших регионов мира.
Для количественной меры степени генетической подразделенности популяции предлагается инбредно-эндогамная характеристика ie, вычисляемая как произведение локального инбридинга и индекса эндогамии в предположении о том, что инбридинг реализуется в популяции с вероятностью, соответствующей индексу эндогамии.
Молекулярно-генетическая характеристика популяций Казахстана по данным о полиморфизме мтДНК является важным вкладом в изучение формирования генофонда казахских популяций и всего человечества.
Результаты молекулярного исследования полиморфизма мтДНК казахских жузов и этноса казахов в целом будут представлять интерес для антропологов, этнографов, историков, лингвистов и демографов, занимающихся проблемами истории народонаселения и этногенеза.
Анализ митохондриального генофонда этноса казахов в целом и жузов по отдельности выявил региональные особенности популяционного распределения частот полиморфных генов, что в дальнейшем может быть использовано в судебно-медицинской экспертизе для идентификации личности и определения генетического родства.
Полученные результаты необходимо учитывать при планировании популяционно-генетических и медико-эпидемиологических исследований в различных регионах Казахстана.
Материалы по популяционной генетике сельских популяций Казахстана могут быть использованы в научно-педагогическом процессе на исторических, биологических и медицинских факультетах.
Все вышеизложенное аргументирует своевременность и актуальность данного исследования.
Внедрение в практику.
Материалы исследования внедрены в педагогический процесс на кафедре первичной специализации и усовершенствования врачей-генетиков в Республиканском научно-исследовательском центре охраны здоровья матери и ребенка на базе лаборатории медицинской генетики. Положения, выносимые на защиту:
? Выявлены различные типы генетической структуры сельских популяций регионов Казахстана. Генетическая структура моноэтнических сельских популяций характеризуется расширенным типом воспроизводства, достоверным отличием по основным параметрам репродукции, брачной структуры, формированием генофонда за счет собственных районов, низкой интенсивностью и дальностью миграций, более высоким уровнем локального родства.
? Генетическая структура сельских популяций со смешанным национальным составом характеризуется простым типом воспроизводства, достоверным отличием по основным параметрам репродукции, брачной структуры, формированием генофонда за счет собственных районов, области и Республики, более высокой интенсивностью и дальностью миграций, более низким уровнем локального родства.
? Естественный отбор в сельских популяциях различных регионов Казахстана независимо от типа генетической структуры оказывает низкое давление, наибольший вклад в который происходит за счет генетических различий в показателях компонент в большей степени дифференциальной плодовитости и в меньшей степени дифференциальной смертности.
? Уровень локального родства в сельских популяциях Казахстана отражает величину их эффективного размера, этническую мозаичность национального состава, уровень индекса эндогамии. Для количественной меры степени генетической подразделенности популяции предлагается инбредно-эндогамная характеристика ie, вычисляемая как произведение локального инбридинга на индекс эндогамии и обнаружившая хорошее соответствие с индексом Кроу и его компонентами.
? Этнос казахов по данным распределения нуклеотидных последовательностей гипервариабельного сегмента I митохондриальной ДНК характеризуется высокой внутрипопуляционной гетерогенностью, обусловленной генной дифференциацией жузов.
? Показано участие в большей степени восточноевразийских и в меньшей степени западноевразийских линий в формировании разнообразия митохондриального генома этноса казахов в целом и казахских жузов.
? По генетическим расстояниям по частотам гаплогрупп митохондриальной ДНК и филогенетическим взаимоотношениям выявлено генетическое сходство казахских жузов.
? Картографический анализ казахских жузов по полиморфизму мтДНК выявил их территориальную подразделенность.
Считаю приятным долгом выразить искреннюю признательность за неоценимую помощь в проведении совместных исследований и обсуждении результатов работы профессору Г.С. Святовой (РНИЦОЗМР МЗРК, Алматы), д.б.н. С.Д. Нурбаеву (МГНЦ РАМН, Москва), д.б.н. Г.И. Ельчшовой (МГНЦ РАМН, Москва), профессору Э.К. Хуснутдиновой (ИБГ УНЦ РАН, Уфа), академику РАМН Е.К. Гинтеру, а также д.м.н. Т.В. Викторовой и к.б.н. М.А .Бермишевой (ИБГ УНЦ РАН, Уфа), профессору Р. Вилъямсу и его сотрудникам (Институт молекулярной и клеточной биологии, Тарту) и коллегам лаборатории медицинской генетики РНИЦОЗМР (г.Алматы).
Актуальность
Структуру популяций можно определить либо как набор характеристик ее гетерогенности, либо как факторы, обусловливающие брачную предпочтительность и нарушения панмиксии в широком и узком смысле этого понятия [Yasuda N., Morton N., 1967]. Структура популяции может рассматриваться как оптимально сложившийся вариант взаимоотношения вида и конкретной среды обитания [Морозов Е.И. и др., 1989]. Характеристики популяционной структуры могут быть получены из наблюдений фенотипических частот распределения антропометрических признаков, сбора генеалогических данных, распределения частот фамилий, данных по демографическим показателям, изучения миграций [Morton N., 1969; Jorde L., 1980; Bodmer W., Cavalli-Sforza L., 1976; Пасеков В.П., Ревазов A.A., 1975, 1985]. Генетическая структура популяции в любой момент времени отражает комбинированный результат взаимодействия разных факторов: влияния естественного отбора в настоящем и прошлом, предшествовавшей истории популяций и действия стохастических факторов (генный дрейф) [Crow J., 1958; Cavalli-Sforza L., Bodmer W., 1971; Joshi A., 1977; Алтухов Ю.П., 1989].
Под термином «популяция» понимают «совокупность особей определенного вида, в течение достаточно длительного врехмени (большого числа поколений) населяющих определенное пространство, внутри которого практически осуществляется та или иная степень панмиксии и нет заметных изоляционных барьеров, которая отделена от соседних таких же совокупностей особей данного вида той или иной степенью давления тех или иных форм изоляции» [Тимофеев-Ресовский Н.В. и др., 1973].
В генетике человека популяцией называют группу людей, занимающих одну общую территорию и свободно вступающих в брак между собой [Айала Ф., 1988; Алтухов Ю.П., 1989; Иванов В.И., 1993]. Панмиксия -это случайный подбор лиц, вступающих в брак, в пределах всей популяции [Бочков Н.П., 1997]. В современных популяциях принцип панмиксии нарушается. Границами, разделяющими людей от свободного вступления в брак, могут быть географические, социальные, религиозные, принадлежность к той или иной национальности и др. [Тимофеев-Ресовский Н.В., 1973]. Такие браки называются ассортативными [Бочков Н.П. и др., 1984]. Ассортативные браки, заключенные между брачующимися по тому или иному признаку, способствуют формированию межпопуляционной генетической дифференциации. Следствием такой дифференциации является возрастание отягощенности популяций аутосомно-рецессивной наследственной патологией [Бочков Н.П. и др., 1984; Гинтер Е.К., 1993; Гинтер Е.К. и др., 1987; Ревазов А.А., 1985; Ельчинова Г.И. и др., 1995; Ельчинова Г.И. и др., 2004; Святова Г.С., 1989; Мамедова Р.А., Гинтер Е.К. и др., 1996; Парадеева Г.М., 1987; Петрин А.Н., 1989].
Инбридинг, или кровное родство индивидов, является одним из важнейших параметров, описывающих особенности генетической структуры популяций, и сопряжен с наличием определенных факторов: небольшой размер популяции, низкая миграционная активность, длительное время существования популяции, внутренняя подразд елейность, высокий уровень положительной брачной ассортативности.
Результатом инбридинга является увеличение частоты гомозигот, а следовательно, и пораженных аутосомно-рецессивными заболеваниями [Bodmer W., Cavalli-Sforza L., 1976]. В последние годы появились исследования, свидетельствующие о влиянии инбридинга не только на частоту редких менделирующих, но также и мультифакториальных заболеваний [Jorde L., 1980; Long J., 1991; Verma I. et al., 1992].
Инбридинг является одним из основных факторов, влияющих на высокую младенческую смертность, корреляция инбридинга и отягощенности аутосомно-рецессивной наследственной патологией близка к единице [Гинтер Е.К. и др., 1993; Мамедова Р.А. и др, 1996; Хисамова М.В., 1988]. Отмечается существенная роль инбридинга в снижении плодовитости и рождаемости [Rizvi S., Burzarbarua P., 1993] и увеличении числа врожденных дефектов у детей [Stoll С. et al, 1994].
Основные популяционно-генетические характеристики и их изучение в современных популяциях
Генетическая структура популяций определяется систе мой браков и факторами, изменяющими частоты генов, такими как мифации [Демоф.энц.слов., 1985; Рычков Ю.Г. и др., 1974].
Миграции. На структуру и генетический состав популяции существенное влияние оказывают мифации. Этот фактор, разрушая брачные фаницы и приводя к гетерозиготизации населения, препятствует эффекту изоляции, его роль в современных человеческих популяциях значительна [Бочков Н.П., 1997; Гинтер Е.К., 1997; Ельчинова Г.И., 1997].
Мифации населения есть мифации генов, которые, изменяя генофонд, формируя новые генотипы, меняя установившиеся в поколениях соотношения приспособленности генотипов, выступают во всех этих проявлениях как фактор, изменяющий течение генетических процессов в популяции. Систематически повторяясь на протяжении нескольких поколений, мифация генов увеличивает гетерогенность генетической структуры популяции, следовательно, снижает риск накопления генетического фуза в популяции [Бочков Н.П. и др., 1984; Иванов В.И., 1993; Иванов Е.М. и др., 1993; Кадошникова М.Ю. и др., 1991; Ельчинова Г.И. и др., 1997].
Эндогамия. Из миграционных матриц можно рассчитать индекс эндогамии. Cavalli-Sforza L.L., Bodmer W.F. [1971] определяют индекс эндогамии, как долю мужей и жен, родившихся в данной популяции. Чем выше уровень эндогамии в популяции, т.е. чем чаще супруги происходят из одной и той же популяции, тем выше вероятность, что они являются родственниками и, следовательно,. несут одни и те же гены, полученные от общих предков. Эндогамия приводит к возрастанию генетических различий в субпопуляциях, входящих в состав единой популяции более высокого уровня.
В таблице 2 приводятся для сравнения индексы эндогамии для изученных ранее российских популяций. На примере индекса эндогамии для республики Марий Эл можно обнаружить различия в миграционном поведении представителей разных этносов. Из таблицы 2 отчетливо видно, что русских республики Марий Эл характеризует более высокая миграционная активность, чем марийцев [Ельчинова Г.И. и др., 2004]. Аналогичная картина наблюдалась при изучении индекса эндогамии в Республике Якутия (Саха) [Тарская Л.А. и др., 2003] и в Республике Удмуртия [Ельчинова Г.И. и др, 2004а; Ельчинова Г.И. и др, 20046].
По данным многочисленных работ в сельских популяциях Туркмении [Ревазов Л.Л., Большакова Л.П., 1984], лесных ненцев [Абанина Т.А., 1982; 1983; Абанина Т.А. и др., 1980], коренного населения Северной Сибири [Гольцова Т.В. и др., 1979], тувинцев [Санчат Н.О., 1998], якутов и эвенов [Тарская Л.А. и др., 2003], Российского Нечерноземья [Парадеева Г.М. и др., 1986; Ревазов А.А., 1985], коренных жителей Самбургской тундры [Посух О.Л. и др., 1996], русских Архангельской области [Мамедова Р.А. и др., 1996], Азербайджана [Краснопольская К.Д. и др., 1980], горных марийцев [Ельчинова Г.И. и др., 1995], наблюдается незначительная миграционная активность, в основном ограниченная соответствующими районами или не выходящая за пределы области, кроме того, индекс эндогамии выявил наличие локальной изолированности популяций.
Брачная структура. Генетическая структура популяций человека наряду с миграциями и мутационным процессом определяется системой браков. В природе не существует строго панмиксных популяций, где все браки заключаются случайным образом, что обусловливает ее равновесное состояние, описываемое законом Харди-Вайнберга [Ли Ч.Д978; Vogel F.,Motulsky А.С., 1979]. Обнаружено, что при выборе супруга практически всегда имеет место та или иная предпочтительность по фенотипическому, религиозному, национальному, интеллектуальному или иным признакам [Wright S.,1921; Eaves L.J., 1981; Johnson R.C. at.al., 1980; Бочков Н.П. и др., 1984]. Браки подобного типа называются ассортативными.
На основании брачных записей можно подсчитать этническую ассортативность Н, которая определяется как отношение наблюдаемой доли однонациональных браков к ожидаемой доле таких браков в предположении панмиксии. Если Н = 1, то популяция панмиксна, если Н 1, то в популяции наблюдается отрицательная ассортативность по этническому признаку, при Н 1 ассортативность положительна [Бочков Н.П. и др., 1984]. При значительном несовпадении наблюдаемого и ожидаемого числа моноэтнических и межэтнических браков делается вывод о том, что популяция не панмиксна.
Положительная брачная ассортативность, инбридинг и эндогамия увеличивают генетическое сходство, ведут к повышению частоты гомозигот в популяции. Нужно отметить, что изменение доли гомозигот специфично, т.е. происходит гомозиготизация по определенному признаку или гену [Бочков Н.П., 1984]. Генетические последствия положительной брачной ассортативности схожи с влиянием инбридинга, то есть при таком типе популяционной структуры следует ожидать накопления аутосомно-рецессивной патологии в популяции [Тарская Л.А. и др., 2003; Посух О.Л. и др., 1996; Ельчинова Г.И. и др., 1995], в то время как отрицательная брачная ассортативность, аутбридинг и экзогамия оказывают обратный эффект [Lessard S.,1992; Long J.C.,1991]. Учитывая, что именно брачная структура определяет судьбу генов и генотипов в популяции, необходимо всесторонне изучать закономерности формирования брачных пар для своевременного прогнозирования неблагоприятных медико-генетических тенденций.
Среди описанных в литературе сельских популяций, преобладание однонациональных браков наблюдается в Республике Саха (Якутия), Горно-Марийском районе Республики Марий Эл, Самбургской Тундре [Ельчинова Г.И., 2004; Ельчинова Г.И. и др., 1995; Посух О.Л. и др., 1996; Санчат Н.О., 1998; Тарская Л.А. и др., 2003], также выявлена положительная брачная ассортативность по национальному признаку. Одной из причин, объясняющих этот факт, является небольшая численность популяций, низкий индекс этнической мозаичности, «эффект национального меньшинства», заключающийся в стремлении представителей малочисленных этносов вступать в однонациональные браки [Ельчинова Г.И., 2004; Тарская Л.А. и др., 2003].
Основные климатогеографические, демографические и этнические характеристики Республики Казахстан
Геногеографические исследования имеют длительную историю. Первое понятие «геногеография» было введено А.С.Серебровским в 1928 г. и основной задачей геногеографии было выявление и анализ процессов, происходящих в генофонде [Серебровский А.С., 1930]. Этот раздел науки прошел сложный путь развития [Рычков Ю.Г., Балановская Е.В., 1992]. Широко использоваться картографические методы геногеографии стали в 70-х годах [Mourant A. etal., 1976; Cavalli-Sjorza L., Bodrer W., 1971; Ward R., Neel I., 1976; Rychkov Y., Sheremetyeva V., 1979], а на рубеже 80-х годов началось интенсивное развитие компьютерной геногеографии [Menoili Р. et.al., 1978; Piazza A. et.al., 1981].
В настоящее время и в мировой, и в отечественной науке используются технологии геногеографического анализа генофонда, которые взаимно дополняют и обогащают друг друга [Рычков Ю.Г., Балановская Е.В., 1988, 1992; Menoili P. et.al., І978; Piazza A. et.al., 1981; Балановская E.B., Нурбаев С.Д., 1994, 1995, 1997; Нурбаев С.Д., Балановская Е.В., 1998].
Генетическая картография - это область науки, формирующаяся сегодня и открывающая новые возможности многопланового изучения генофонда популяций. Для изучения пространственной и временной динамики генофонда в настоящее время основным методом является картографическое моделирование [Балановская Е.В., Нурбаев С.Д., Рычков Ю.Г. ,1994].
Геногеографическое изучение генофонда может проводиться в различных направлениях (микроэволюционном, экологическом, историческом и др.) и масштабах (от глобального до локального), но обязательно должно опираться на специальную технологию статистико-картографического анализа популяционно-генетической информации.
Геногеография имеет собственный предмет исследования - пространст венную структуру генофонда. Компьютерная технология геногеографического анализа генофонда создавалась в сотрудничестве с географами, картографами и математиками специально для геногеографического изучения генофонда [Балановская Е.В., Нурбаев С.Д., Рычков Ю.Г., 1994].
В результате в технологии картографического изучения генофонда максимально учтены и использованы методы картографической науки: методы построения интерполяционных карт, правила их оформления, принцип анализа фоновых поверхностей. Однако сама технология картографо-статистического моделирования и анализа направлена на решение задач популяционной генетики [Балановская Е.В. Нурбаев С.Д. и др., 1994а. 19946, 1995, 1997; Балановская Е.В., 1998; Нурбаев С.Д., 1999]. Корреляционный анализ и анализ показателей генетического разнообразия, картографирование главных компонент и размещение популяций в их пространстве, анализ генетических расстояний, оценка надежности картографического прогноза и многие другие методы статистического анализа карт разработаны специально для задач картографического изучения генофонда.
Основная цель картографо-статистического метода: дать количественное выражение информации, содержащейся в геногеографической карте; выявить и выразить ту информацию, которая находится в неявном виде (закономерности, тренды, связи и: т.д.); провести одно- и многомерный статистический анализ карт для выявления важнейших характеристик генофонда. Вся процедура картографо-статистического анализа генофонда основана на оригинальном программном обеспечении, что позволило создать своего рода компьютерную технологию геногеографического скрининга генофонда [Балановская Е.В. НурбаевС.Д. и др., 1994а. 19946, 1995, 1997; Балановская Е.В., 1998; НурбаевЄ.Д., 1999].
На основе созданной технологии были построены картографические модели различных параметров генофонда пространственной структуры популяций. Это частоты фамилий, особенности размера популяций и инбридинга, природные (климатические) факторы, картографический анализ моногенной патологии, география полиморфизма ядерной и мтДНК в Восточно-Европейском регионе, пространственная изменчивость генофонда мари по результатам исследования иммунобиохимического полиморфизма (10 локусов) и ДНК-полиморфизма (4 локуса), сравнительный многомерный анализ генетической структуры чувашской популяции по полиморфным генам и генам наследственных заболеваний- (8 ДНК-локусов ядерного генома, 58 генов аутосомно-рецессивных болезней и 70 генов аутосомно-доминантных болезней) [Балановская и др., 1995; 1997; 2000; Евсюков и др., 1996; Гинтер и др., 1998; Spitsyn et al., 1998; Лимборская С.А., Хуснутдинова Э.К., Балановская Е.В., 2002; Спицын В.А. и др., 2002; Нурбаев С.Д., Зинченко Р.А., Гинтер Е.К., 2004].
Основные демографические характеристики сельских популяций различных регионов Казахстана
Медико-генетическое изучение народонаселения (генетика популяций человека) предполагает одновременное исследование структуры генофондов популяций, этно-исторических закономерностей становления нации, климатогеографической среды, закономерностей распространения патологии (менделевской, хромосомной и мультифакториальной). "Генофонд есть исторически упорядоченная совокупность генов (и в целом любых реплицирующихся участков ДНК), свойственная народонаселению, удерживаемая его самосознанием на протяжении поколений в границах, находящаяся в динамическом равновесии с состоянием вмещающей население и изменяемой им среды" [Балановская Е.В., Рычков Ю.Г., 1990].
Изучение структуры генофонда современных популяций человека является одной из ключевых проблем популяционной генетики. Генетический полиморфизм популяций, выступая своеобразным свидетелем прошедших этапов эволюции, является одновременно и условием возможных в будущем эволюционных изменений. Именно благодаря этому синтезу генетической и эволюционной теорий окончательно сложилось понимание предмета и задач популяционной генетики. В центр внимания были поставлены задачи изучения генетической структуры вида и слагающих его популяций, выяснение степени вариабельности и устойчивости генетического полиморфизма [Рычков Ю.Г., 1998].
Генетический полиморфизм - нормальное состояние любой локальной популяции и человечества в целом - не возникает мгновенно, а представляет собой итог генетической изменчивости, совершающейся на всех уровнях организации - от молекулярного до популяционного. Эти процессы порождаются воздействием мутационного, селективного, миграционного и других факторов на генетическую структуру популяций и в сложном взаимодействии сливаются в единый популяционно-генетический механизм, который дифференцирует или, наоборот, сближает популяции, и, одновременно, изменяет их генетические свойства [Рычков Ю.Г., 1998]. Поэтому не случайно одна из основных задач популяционной генетики состоит в характеристике и систематизации данных о генетическом разнообразии популяций человека.
Современные достижения в области молекулярной биологии открыли широкие возможности для генетических исследований популяций человека. На данном этапе развития медицинской генетики возможно изучение структуры и эволюции популяций человека на уровне ДНК, носителя наследственной информации.
Достижения в области молекулярной биологии по расшифровке точной нуклеотидной последовательности генома человека способствовали развитию целого ряда новых научных направлений в области молекулярной генетики, в том числе геномики. Основной задачей этнической геномики (этногеномики) является исследование генетической вариабельности признаков на уровне отдельных популяций, этносов и этнических групп с целью изучения генетической структуры и филогенетических взаимоотношений между ними. Традиционно для этого проводится анализ полиморфных ДНК-локусов ядерного и митохондриального геномов.
Изучение и сравнение частот аллелей ряда полиморфных ДНК-локусов в разных выборках дает возможность охарактеризовать генетическую структуру, оценить степень генетического родства между популяциями и реконструировать филогенетические взаимоотношения между ними [Wainscoat J.et al., 1986; Cavalli-Sforza L. et al., 1986, 1988; Balars J.et al., 1989; Edwards A. et al., 1992; Bowcock A.et al., 1991, 1994; Deka R. et al., 1991, 1995; Goldstein D. et al., 1995a, 1995b; Jin L. et al., 1996; Nauta M. et al., 1996; Jorde L. etal., 1997; Mountein J., Cavalli-Sforza L., 1997; Perez-Lezaun A. et al., 1997; Calafell F. et al., 1998; Kimmel M. et al., 1996; Zhivotovsky L., 2000, 2001 и др.].
