Предшествующее обсуждение закона Харди-Вайнберга объяснило, как частоты генотипа определяются частотами аллелей и остаются стабильными из поколения в поколение, при условии рассмотрения частот аллелей в большой изолированной случайно скрещивающейся популяции. Тем не менее генетиков интересует проблема случаев, когда закон Харди-Вайнберга не работает: во-первых, почему частоты аллелей различаются в разных популяциях?
И, в частности, почему некоторые мутантные аллели, явно патогенные у гомозигот, сравнительно часто встречаются в одних популяционных группах и не встречаются в других?
Человеческий вид, состоящий из более 6 миллиардов человек, разделен на множество субпопуляций или этнических групп, различающихся происхождением, географическим ареалом и историей. Хотя состав и расположение в хромосомах 25 000 генов почти идентичны у всех людей, существует широкий полиморфизм между индивидуумами в популяции.
Большинство вариаций обнаруживают с аналогичными частотами во всех популяциях человека. В то же время другие аллели, хотя и присутствующие во всех группах, могут демонстрировать выраженные различия в частоте среди популяционных групп; и, наконец, некоторые аллельные варианты ограничены определенными популяциями, хотя они не обязательно присутствуют у всех участников группы.
Похоже, что, поскольку современные люди до недавнего времени жили в небольших изолированных поселениях, а мутации происходили в различных группах, различия в частоте определенных аллелей сохранялись и даже могли возрастать. Возможно действие большого числа факторов, вызывающих различия в аллелях и их частотах в этнических группах. Два таких фактора — дрейф генов (обсуждаемый ранее), включая неслучайное распределение аллелей среди индивидуумов, основавших конкретные субпопуляции (эффект родоначальника), и преимущество гетерозигот в конкретных условиях среды, увеличивающее репродуктивную приспособляемость носителей патогенных мутаций. Они обсуждаются в следующем разделе.
Отдельные нейтральные генетические маркеры обеспечивают популяционным генетикам и антропологам возможность трассировки истории человечества, прослеживая потоки генов. Например, некоторые полиморфизмы существуют только в популяциях стран Африки, расположенных к югу от Сахары, приводя к большему разнообразию полиморфизмов внутри популяций, чем между ними и любыми другими этническими группами.
Эта информация подтверждает, что современные африканцы, выраженное генетическое разнообразие которых развивалось в течение более миллиона лет, появились задолго до остальных популяций в мире, появившихся всего 40 000-100 000 лет тому назад из малых подгрупп, мигрировавших из Африки и несущих более ограниченное генетическое разнообразие.
Различия в частотах аллелей, вызывающих генетические болезни, имеют большое значение для медицинских генетиков и консультантов, поскольку они приводят к разным рискам болезней в конкретных популяционных группах. Известные примеры — болезнь Тея-Сакса среди евреев ашкенази, серповидноклеточная анемия у афроамериканцев и муковисцидоз и ФКУ в белых популяциях.
Наследственная болезнь гемоглобина, b-талассемия, — явный пример этнических различий в популяциях с высокой встречаемостью болезни как в частоте болезни, так и спектре аллелей. Болезнь широко распространена у жителей средиземноморского и восточно-азиатского происхождения и очень редка в других этнических группах. Хотя b-талассемию могут вызывать десятки разных аллелей, определенные аллели встречаются значительно чаще в некоторых популяциях, и каждая популяция имеет только несколько частых аллелей.
Например, наиболее частые аллели при b-талассемии, вызывающие более 90% болезни у больных в Средиземноморье, очень редко встречаются у больных из Юго-Восточной Азии или Индии; аналогично наиболее частые аллели Юго-Восточной Азии и Индии очень редко обнаруживают в двух других этнических группах. Эта информация важна при генетическом консультировании и пренатальной диагностике.
Например, в Северной Америке, если в семье средиземноморского происхождения имеется риск родить ребенка с b-талассемией, тестирование родительской ДНК на 7 мутантных аллелей с вероятностью более чем 90% обеспечит информацией, необходимой для пренатального диагноза.
