1.近親婚配和近交系數(shù)
近親是指兩個(gè)人在幾代(3-4代)之內(nèi)有著共同祖先,如果他們之間進(jìn)行婚配就稱為近親婚配(consanguineous marriage,inbreeding)。在這種婚配情況下,由于夫婦雙方都可能傳來共同祖先的同一基因,而又可能把此同一基因傳給他們的子女。這樣,同一基因純合概率會(huì)增加,所以近樣結(jié)婚可導(dǎo)致常染色體隱性遺傳病在后代中發(fā)病率增高的有害后果。
由于近親婚配,在子女得到一對(duì)相同等位基因概率稱為近交系數(shù)(近婚系數(shù))(inbreeding coefficient)。
2.近親系數(shù)的計(jì)算
(1)常染色體基因的近交系數(shù):首先要說明和計(jì)算同胞兄妹間的近交系數(shù)。
1)同胞兄妹間的近交系數(shù):設(shè)一對(duì)同胞兄妹的父親有一對(duì)等位基因A1A2,母親有一對(duì)等位基因A3A4(圖6-1),他們子女中有A1A2、A2A3、A2A4基因型各1/4。從圖可見,P1P2將這4個(gè)基因傳至S,每代都是1/2機(jī)會(huì),經(jīng)過4步傳遞才可使S具有基因型A1A1、A2A2、A3A3或A4A4,所以4步傳遞的概率為(1/2)4。如果不論A1、A2、A3或A4,只看純合子總概率,就是4×(1/2)4=1/4,即同胞兄妹間的近交系數(shù)。
2)舅甥女(或姑侄)間的近交系數(shù):如圖6-2所示,P1的基因A1經(jīng)B1傳給S需要2步,這樣S基因型A1A1共需5步,其概率為(1/2)5,其它基因型A2A2.A3A3和A4A4也是一樣,因此,舅甥女之間的近交系數(shù)為4×(1/2)5=1/8。
圖6-1 同胞兄姝婚配中基因傳遞圖解
圖6-2舅甥女婚配中基因傳遞圖解C:甥女
3)表兄妹間的近交系數(shù):此種情況較舅甥女婚配多了一步,如圖6-3所示,其近交系數(shù)為4×(1/2)8=1/16。
4)二級(jí)表兄妹(從表兄妹)間的近交系數(shù):由于這種情況較表兄妹婚配又多了2步,如圖6-4所示,其近交系數(shù)為4×(1/2)8=1/64。
各種近親關(guān)系和近交系數(shù)總結(jié)如表6-3。
表6-3 親緣關(guān)系和近交系數(shù)
親緣關(guān)系 |
近親度 |
近交系數(shù)(F) |
父子 |
1 |
1/2 |
兄弟姐妹 |
1 |
1/2 |
同胞兄妹 |
2 |
1/4 |
舅甥女(姑侄) |
3 |
1/8 |
表兄妹 |
4 |
1/16 |
二級(jí)表兄妹 |
6 |
1/64 |
圖6-3 表兄妹婚配中基因傳遞圖解
圖6-4 二級(jí)表兄妹婚配中基因傳遞圖解
(2)X連鎖基因近親系數(shù):由于女性兩條X染色體,有兩個(gè)X等位基因,他們可形成純合子,男性是半合子,不形成純合子,對(duì)近親婚配無影響。所以計(jì)算X連鎖基因近交系數(shù),只計(jì)算女兒的F值即可。而傳遞特點(diǎn),男性x 連鎖基因必定傳給他的女兒,故其概率為1,反之,男性X連鎖基因不傳給他的兒子,故傳遞概率為0。這樣,X連鎖基因的近交系數(shù)與常染色體基因則不相同。
1)姨表兄妹的近交系數(shù):如圖6-5所示,P1的X1基因經(jīng)B1.C1傳至S只需計(jì)為1步(B1→C1),X1經(jīng)B2.C2傳至S計(jì)為2步(B2→C2)、(C2→S),所以,S為X1X1的概率為(1/2)3;P2之X2基因經(jīng)B1、C1傳至S計(jì)為2步,X2經(jīng)B2、C2傳至S計(jì)為3步,所以S為X2X2的概率為(1/2)5。同理,S為X3X3的概率也是(1/2)5。因此,姨表兄妹婚配的近交系數(shù)為(1/2)3+2×(1/2)5=3/16。
2)舅表兄妹的近親系數(shù):如圖6-5所示,P1之X1基因傳至B2時(shí)中斷,故不能形成X2X2;騒2從P2經(jīng)B1、C1傳至S計(jì)為2步,從X2從P2經(jīng)B2、C2傳至S,也只計(jì)2步,故
X2X2的概率為(1/2)4。同理,X3X3的概率為(1/2)4。因此,舅表兄妹婚配的近交系數(shù)為2×(1/2)4=1/8。
圖6-5 姨表兄妹婚配中X連鎖基因傳遞圖解
圖6-6 舅表兄妹婚配中X連鎖基因傳遞圖解
3)如表兄妹、堂表兄妹的近交系數(shù):如圖6-7和6-8所示,基因X1從P1→B1傳遞中斷,基因X2、X3從P2經(jīng)B1至C1傳遞中斷,所以其近交系數(shù)F值為0。因此,從上圖的X連鎖基因傳遞來看,姨表兄妹,舅表兄妹的婚配要比姑表兄妹和堂兄妹的婚配危害要大。
圖6-7姑表兄妹婚配中X連鎖基因傳遞圖解
3.平均近交系數(shù)
即從群體角度來估計(jì)近親婚配的危害,要計(jì)算平均近交系數(shù)(average inbreeding coefficient,a)。a值可按下列公式求出:
a=Σ(Mi/N)(Ⅰi)
Mi=某一類型近親婚配數(shù);N=總婚配數(shù),Ⅰi=某一類型近親婚配的近交系數(shù)。知道a值就可比較不同群體中近親婚配的嚴(yán)重程度。一般來說,a值達(dá)1%左右已相當(dāng)高。群體小,尤其是隔離群,a值較高,而大群體中,a值都很低。表6-4示一些群體的近親結(jié)婚率和平均近交系數(shù)。
圖6-8 姑表兄妹婚配中X連鎖基因傳遞圖解
表6-4 一些群體的近親結(jié)婚率和平均近交系數(shù)
群體 |
近親結(jié)婚率(%) |
平均近交系數(shù) |
美國(guó) |
0.11 |
0.00008 |
日本 |
8.16 |
0.004 |
法國(guó) |
0.67 |
0.00023 |
德國(guó) |
0.59 |
0.00019 |
意大利 |
1.90 |
0.00070 |
南印度 |
39.37 |
0.02834 |
埃及(Nubic) |
75.76 |
0.03335 |
中國(guó)漢族(北京、湖北) |
1.40 |
0.000665 |
回族(甘蕭) |
9.7 |
0.00494 |
彝族(四川) |
14.6 |
0.00913 |
朝鮮族(克林) |
0 |
0 |
近親婚配的危害主要表現(xiàn)為隱性遺傳病純合子患者的頻率增高。以表兄妹婚配為例,他們所生子女是純合子(aa)有兩種原因:①近親婚配,由共同祖先而來;②是由不同祖先分別而來。在①情況下,F(xiàn)值為1/16,a基因頻率為q,這一途徑形成純合子aa的概率為1/16q,在②情況下,純合子aa的概率為1(1/16)q2 ,他們子女中隱性純合子概率為①+②即(1/16)p+(15/16)q2=q/16(1+15q)=q/16(p+q+15q)=(pq/16)+q2。而隨機(jī)婚配中,所生子女的純合子的頻率為q2,與前者之比為(q2+pq/16])/q2。由此表明表兄妹婚配的子女隱性純合子的頻率增高pq/16。這種有害效應(yīng)的大小與隱性基因頻率(q)有關(guān)。如表6-5所示,q為0.10時(shí),q2為0.01,表親婚配后出生隱性純合子的頻率為0.015625,比隨機(jī)婚配所出生的隱性純合子頻率高0.005625,兩者之比為1.56。這表明大約3/5的純合子來自表親婚配,2/5的純合子來自隨機(jī)婚配。同理,q為0.01是兩種不同婚配出生的純合子之比為7.19,則表明大約7/8的純合子來自表親婚配,1/8的純合子來自隨機(jī)婚配。當(dāng)q為0.001時(shí),兩者之比為63.5,更明顯看出98.5%的純合子來自表親婚配,而1.5%的才來自隨機(jī)婚配。因此,隱性遺傳病越是少見,來自近親婚配的患兒概率就越大。
表6-5 表婚配和隨機(jī)婚配出生隱性純合子的頻率
基因頻率(q) | 隨機(jī)婚配→隱性純合子頻率(q2) | 表親婚配→隱性純合子頻率(q2+pq/16) | pq/16 | 兩者之比 |
0.2 | 0.04 | 0.05 | 0.01 | 1.25 |
0.10 | 0.01 | 0.15625 | 0.005625 | 1.56 |
0.04 | 0.0016 | 0.004 | 0.0024 | 2.5 |
0.02 | 0.0004 | 0.001625 | 0.001225 | 4.06 |
0.01 | 0.0001 | 0.000719 | 0.000619 | 7.19 |
0.001 | 0.000001 | 0.0000635 | 0.0000625 | 63.5 |