Elementy genetyki zachowania

Geny czy środowisko?

• Galton - „dziedziczność jest głównym czynnikiem determinującym występowanie geniuszu

• Każda cecha i zachowanie to wynik współdziałania genów i środowiska. Hebb - metafora pola prostokąta; Iloczyn dziedziczności i środowiska

Z=f(GxE)

Iloczyn ale który składnik większy?

• Metody badania wkładu dziedziczności i środowiska; modele zwierzęce:

- chów wsobny

- selektywna hodowla (linie): Tyron; De Fries i wsp.

-szczury mądre i tępe w środowisku normalnym, wzbogaconym i ubogim

Badania ludzi

• Genetyka zachowania - ocenia wkład czynników genetycznych i środowiskowych w zmienność zachowania

Części składowe genotypu i środowiska

Vp = wariancja fenotypowa

Vg = wariancja genetyczna

Ve = wariancja środowiskowa

Vp=Vg+Ve

Va = wariancja addytywna (mendlowska)

Vam = dobór rodziców

Vd = wariancja „dominacji”

Vep = wariancja epistazy

Vg=Va+Vam+Vd+Vep

Vse = wariancja środowiskowa wspólna

Vne = wariancja środowiskowo specyficzna

Ve=Vse+Vne

Ponieważ:

Vp=Vg+Ve

To ostatecznie:

Vp= Va+Vam+Vd+Vep+ Vg+Ve

Badania adopcyjne

Metody badawcze genetyki zachowania

-badania adopcyjne (porównanie podobieństwa do krewnych biologicznych i adopcyjnych)

• Problemy:

-kwestia reprezentatywności rodziców biologicznych i adopcyjnych

-środowisko prenatalne

-selektywne umieszczanie dzieci w rodzinach adopcyjnych

Założenia badań metodą adopcyjną

• Korelacja między RB a odseparowanym DB świadczy o roli dziedziczności

• Korelacja między RA a DA świadczy o roli środowiska

• rRB - DB > rRA - DA wskaźnik roli czynnika genetycznego

• rRA - DA > rRB - DB wskaźnik roli czynnika środowiskowego

Badania adopcyjne: zdolności poznawcze

Metoda adopcyjna

Interpretacja wyników wykresu

• rRB-DB=0,24; rRA-DA=0,20

0,24>0,20 i 0,20<0,24

Metody genetyki zachowania cd.

• Badania bliźniąt

• porównywanie bliźniąt MZ i DZ wychowywanych razem (środowisko constans; geny „manipulowane”)

• Porównywanie bliźniąt MZ wychowywanych razem z bliźniętami MZ wychowywanymi oddzielnie (geny constans; środowisko „manipulowane”)

Badania bliźniąt wychowywanych razem założenia

• Jedynie bliźnięta MZ mają to samo wyposażenie genetyczne

• Jakiekolwiek różnice między bliźniętami MZ są spowodowane czynnikiem środowiskowym

• Wariancja cech/zachowania u bliźniąt DZ jest wynikiem działania obu czynników: dziedziczności i środowiska

• Między bliźniętami MZ i DZ nie ma różnic w oddziaływaniu środowiska

• Istotnie silniejsza korelacja między bliźniętami MZ niż DZ jest dowodem większego wpływu dziedziczności

• Dobór rodziców ze względu na badane cechy bliźniąt MZ i DZ jest losowy

Określanie wkładu dziedziczności i środowiska w zmienność fenotypową

Współczynniki pokrewieństwa genetycznego

Spokrewniona para Prop. wsp. Prop. wsp.

addytywnej genet. war.

war. genet. dominacji

------------------------------------------------------------------------------------------

Rodzic-potomek(PO) 0,5 0

Rodzeństwo przyr.(HS) 0,25 0

Rodzeństwo (FS) 0,5 0,25

Bliźnięta dwujaj (DZ) 0,5 0,25

Bliźnięta jednoj. (MZ) 1,0 1

Współczynnik odziedziczalności (formuła Falconera)

h2=2(rMZ-rDZ)

Informuje o procentowym „wkładzie” czynnika dziedzicznego

c2=rMZ-h2

Informuje o procentowym wkładzie środowiska wspólnego

e2=1-rMZ

Informuje o procentowym wkładzie środowiska specyficznego

Przykład: zbadano 30 par bliźniąt MZ i 30 par bliźniąt DZ (mierzono np. inteligencję).

Obliczono korelacje między II bliźniąt MZ i DZ i otrzymano:

rMZ=0,64 i rDZ=0,44

Stąd:

Współczynnik odziedziczalności

h2=2(0,64-0,44)=0,40

(40% addytywnego wpływu genów)

Wspólne środowisko rodzinne

c2=0,64-0,40=0,24

Specyficzne środowisko rodzinne

e2=1-0,64=0,36

Takie wyniki wskazywałyby, że I.I. zależy od genotypu tylko w 40% a w 60% od środowiska.

Wkład dziedziczności i środowiska można również określić badając osoby o innym rodzaju pokrewieństwa ale tylko takie które różnią się pod względem wspólnej addytywnej wariancji genetycznej (np. rodzeństwo pełne vs. rodzeństwo przyrodnie, ale nie rodzic-potomek vs. rodzeństwo)

Formuła Falconera zakłada, że wszystkie czynniki genetyczne są addytywne - jest to formuła odziedziczalności w wąskim rozumieniu

Dokładniejszym sposobem określania wkładu dziedziczności i środowiska jest metoda dopasowania modelu

Dopasowanie modelu

Pojęcia:

Wariancja

Kowariancja

Macierz wariancji i kowariancji (dla badań bliźniąt) - jest dana z pomiarów i (prostych) obliczeń

Model

P=A+D+C+E

Albo:

Vp= Va+Vam+Vd+Vep+ Vg+Ve

Albo:

Vp= Va+Vam+ Vg+Ve

Albo:

Vp= Va+Vd+Vep+ Vg

---