№3 [85]
00`00``01.03.2010 [Σ=3]
ЖУРНАЛ, ПОСВЯЩЕННЫЙ ФУНДАМЕНТАЛЬНОЙ НАУКЕ - «ОРГАНИЗМИКА»
Organizmica.org/.com/.net/.ru
НОВАЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ НАУКА ОРГАНИЗМИКА

Биология

Разделы Организмики

Экологические и эволюционные аспекты распределения частот групп крови

доклад в Институте проблем экологии и эволюции РАН
А.А. Тюняев, Президент академии фундаментальных наук, 27.02.2010 г.

Термин «экология» происходит от греческого слова óikos – место пребывания, и обозначаемая этим термином наука призвана изучать организацию и функционирование популяций, видов, биоценозов, экосистем, биогеоценозов и биосферы. Или, говоря другими словами, – это наука о взаимоотношениях организмов между собой и окружающей средой.

Второй термин, затронутый нашим исследованием, – «эволюция» – обозначает историческое развитие организмов. Эволюция определяется наследственной изменчивостью, борьбой за существование, естественным и искусственным отбором. Приводит к формированию адаптаций организмов к условиям их существования, изменениям генетического состава популяций и видов, а также образованию или вымиранию видов в результате таких изменений.

В данном исследовании мы рассмотрим узкий вопрос, касающийся эволюционных изменений, вызванных изменениями экологической нагрузки на организм. Или, конкретнее, изменение генетического набора организмов в зависимости от экологии того или иного района их обитания.

Как известно, адаптивные изменения касаются, прежде всего, отдельных органов организма, которые в данной конкретной среде либо вынуждены проявляться более отчётливо, либо менее отчётливо. Степень проявления любого органа находится в зависимости от той нагрузки, которую на него оказывает внешняя среда.

Так, если организм (вид), сформировавшийся при одних экологических условиях в пределах одного ареала обитания, будет перенесён в другой район, экологические условия в котором значительно отличаются от первого, то такой организм будет претерпевать давление со стороны экосистемы. Это давление будет направлено на то, чтобы изменить функционирование отдельных органов или целых систем организма. Например, если в новом регионе с пищей увеличилось поступление меди, то организму необходимо в кратчайший срок решить проблему вывода избыточного количества меди из организма. Либо наступит отравление организма медью.

В нашем исследовании в качестве органа, который претерпел эволюционные изменения, вызванные изменением экологических особенностей нового ареала обитания, мы выбрали кровь. А системы, которые, по нашему мнению, отражают эти эволюционные изменения, – это системы групп крови. Проследим связь между системами групп крови и ареалами обитаний на основе обобщения многочисленных собранных в разных частях планеты данных о системах групп крови АВ0 и Резус.

Системы групп крови отражают способность организма либо содержать на поверхности гемоглобина определённые антигены, либо формировать в ответ на их введение соответствующие антитела. Эти процессы сопряжены друг с другом. Группы крови позволяют объединять животных одного биологического вида в определённые группы по сходству антигенов их крови. У крупного рогатого скота известно 12 систем групп крови, охватывающих около 100 антигенов, у свиней – 15 систем групп крови и около 50 антигенов, у лошадей – 7 систем и 26 антигенов, у овец – 7 систем и 28 антигенов, у собак – 8 систем групп крови, у кошек – 3, у кур – 14. Наличие групп крови обнаружено и у многих других животных и птиц. К человека таких систем групп крови на сегодняшний день известно более тридцати.

Группы кровиИзоантигены в эритроцитахГрупповые антитела в плазме
0ab(I)Отсутствуютa, b
Аb(II)Аb
Вa(III)Вa
АВ0(IV)А и ВОтсутствуют

Таблица 1. Соотношение между изоантигенами в эритроцитах и групповыми антителами
в плазме в группах крови по системе АВ0.

Почти все популяционные признаки наследуются независимо друг от друга и являются полигенными. Но существуют и ареальные особенности с более простой генетической структурой, зависящие от одной или немногих пар аллелей. К ним принадлежат многие эритроцитарные группы крови, географические вариации которых обнаруживают в пределах разнообразных ареалов определённые закономерности распределения.

Различные серологические комплексы, характерные для тех или иных популяций, возникают и изменяются с течением времени в результате мутаций, длительного действия изоляции и скрещивания в процессе расселения по различным зонам земного шара. Различия групп крови обусловлены приспособленностью организма к изменениям окружающей среды. Большинство этих изменений оказало влияние на пищеварительную и иммунную системы. Многие различия между группами крови затрагивают основные функции этих систем.

Рассмотрим распределение первой (0) группы крови.

%Страна: народы
100Индейцы Южной и Центральной Америки
91Эскимосы Гренландии
65Эскимосы
54,3Австралия: австралийцы 54,3%
47Нидерланды: голландцы 46,3%
46Канада
45,5Гонконг, Китай: китайцы 45,5%
45США
45Бельгия
43,5Великобритания: англичане 43,5%
44Арабы 44%
42Франция
41Дания
40Дункеры (США, эмигранты из Германии, 18 в.)
38Швеция
37Польша
34Россия: русские 32,9%
31Япония: японцы 31,1%
31Финляндия
30,2Бенгалия 32%: индийцы 30,2%
29,9Венгрия: венгры 29,9%
27,5Южная Корея

Таблица 2. Распределение первой группы крови (0) (среднее в популяции).

Анализируя таблицу 2, условно можно выделить три группы. В первую входят американские индейцы и эскимосы. Это группа с наиболее высоким процентным содержанием первой группы крови (0) – 65 – 100%. Во вторую группу (30 – 55%) входят как представители европеоидных народов, так и негроидно-австралоидных и монголоидных. В третью группу (менее 30%) входят негроидно-австралоидные и монголоидные народы.

%Страна: народы
80Индейцы южной Канады и Монтаны
60Дункеры
45,2Венгрия: венгры 45,2%
44,7Великобритания 42%: англичане 44,7%
44Франция
44Дания
44Финляндия
44Швеция
42,1Голландцы 42,1%
42Канада
40,3Австралия 38%: австралийцы 40,3%
40США 40 – 45%
40Бельгия
38Польша
36,7Япония: японцы 36,7%
36Россия: русские 35,8%
34,5Южная Корея
33Арабы
30Эскимосы
22,6Гонконг, Китай 26%: китайцы 22,6%
20Бенгалия: индийцы 24,5%
9Эскимосы Гренландии
0Индейцы Центральной и Южной Америки

Таблица 3. Распределение второй группы крови (А) (среднее в популяции).

В этногенезе финнов и шведов также заметную роль сыграли уральские (тюркские) племена. Исследователи относят появление второй группы крови (А) ко времени неолита (8 – 3 тыс. до н.э.) и связывают изменение состава крови с переходом человека к земледельческому образу жизни и произошедшими в питании людей изменениями, повлёкшими за собой мутации пищеварительной и иммунной систем. Однако против такого предположения свидетельствуют своей кровью аборигены Австралии, имеющие 40,3% крови группы А, но до сих пор не перешедшие к земледельческому образу жизни. И эскимосы с 30% не имеющие возможности чего-либо выращивать из-за условий многолетней мерзлоты.

%Страна: народы
40Бенгалия: индийцы 37,2%
27Южная Корея
25Гонконг, Китай 27%: китайцы 25%
23,2Россия 24 %: русские 23,2%
22,7Япония: японцы 22,7%
21Польша
17,7Арабы
17Венгрия: венгры 17%
17Финляндия
12Швеция
10США
10Бельгия
10Франция
10Дания
9Канада
8,6Великобритания 10%: англичане 8,6%
8,5Нидерланды 8%: голландцы 8,5%
6Эскимосы
3,8Австралия 10%: австралийцы 3,8%
0Дункеры
0Лабрадор
0Баффинова Земля
0Индейцы Центральной и Южной Америки

Таблица 4. Распределение третьей группы крови (В) (среднее в популяции).

%Страна: народы
11,25Южная Корея
9,5Япония: японцы 9,5%
8,1Бенгалия 8%: индийцы 8,1%
8,1Россия 7%: русские 8,1%
8Финляндия
8Польша
7,9Венгрия: венгры 7,9%
6,9Гонконг, Китай 7,3%: китайцы 6,9%
6Швеция
5,3Арабы
5Дания
5США
4,9Бельгия
4Франция
3,2Великобритания 4%: англичане 3,2%
3,1Нидерланды: голландцы 3,1%
3Канада
1,6Австралия 3%: австралийцы 1,6%
0Дункеры
0Лабрадор
0Баффинова Земля
0Индейцы Центральной и Южной Америки

Таблица 5. Распределение четвёртой группы крови (АВ) (среднее в популяции).

Для большей наглядности мы свели все данные в два графика 6 и 7.

Распределение групп крови (среднее в популяции)
График 6. Распределение групп крови (среднее в популяции).
Распределение групп крови (среднее в популяции)
График 7. Распределение групп крови (среднее в популяции).

Мировой максимум частоты аллели 0 равен 1, минимум – 0,175, мировая средняя – 0,708. Для аллели А эти значения будут соответственно 0,544, 0 и 0,16. Для В – 0,79, 0 и 0,13 (см. таблицу 8).

АллельМировой максимумМировая средняяМировой минимум
010,7080,175
А0,5440,1600
В0,790,130

Таблица 8. Мировые показатели антигенов системы групп крови АВ0.

Добавим несколько данных по животным. Известная у людей группа крови 0 у кошек не существует, а наиболее распространена у них кровь группы А. Процент животных с группой В варьируется в зависимости от породы и места обитания в пределах от 3% до 50%. Исключительно редко встречаются особи, обладающие группой крови АВ. Исследования американских и английских ученых показали, что определённые группы крови связаны с породой и местом обитания кошек.

Подавляющее большинство беспородных домашних кошек имеет кровь группы А. У сиамской и близких ей пород до настоящего времени выявлена также только группа А. От 1 до 5% мейн-кунов и норвежских лесных кошек имеет группу крови Б. Наличие этой группы у абиссинов, сомали, шотландской вислоухой, бирманской, курильского бобтейла и персов составляет 5 – 25%, у бритов, короткошерстных экзотов и рексов 30 – 50%. Группа крови АВ встречается очень редко и только у тех пород, которые имеют и А, и В группы.

С технической стороны внедрение локуса группы крови в участок хромосомы имеет тот же механизм, что и любое генетическое нарушение, то есть любой синдром, вызванный генетически наследуемой патологией. Для того чтобы представить себе весь этот процесс зрительно, мы свели некоторые синдромы и локусы, управляющие группами крови, в одну карту (рис. 9).

Сводная карта локализации генетических болезней в пределах хромосом 1 – 11
Рис. 9. Сводная карта локализации генетических болезней в пределах хромосом 1 – 11.

По результатам исследования выяснилось, что любая мутация ведёт к возникновению патологий, основанных на нарушении функций нескольких систем организма, выражающимся в следующих изменениях:

  1. Изменение цвета кожи (потемнение);
  2. Деформация скелета, головы и лицевого отдела;
  3. Снижение роста;
  4. Умственная отсталость;
  5. Нарушение функций слуха, зрения и др. внутренних органов.

Все результаты сведены в таблицу 3, из анализа которой и следуют явственно сделанные выводы.

ХрЗрен.Интл.КожаКровЛицоПечнПочкРостСердСлухСкел
1
2  
3  
4   
5         
6    
7
8 
9
10       
11
12   
13       
14     
15  
16   
17  
18         
19         
20       
22       
Х 

Таблица 10. Закономерности некоторых генетических мутаций.

Анализируя таблицы 9 и 10, можно отметить, что любое присутствие генного нарушения, а для групп крови любое отклонение от первой группы (0), ведёт к соответствующему изменению внешнего вида и некоторых внутренних систем.

Анализируя полученные данные в целом, в контексте темы нашего доклада мы можем сделать следующие выводы:

  1. В системе АВ0 группы крови имеют чёткие ареальные соответствия. Максимумы первой группы (0) соотносятся с регионами, равноудалёнными от средиземноморско-индийской зоны активного скрещивания, а минимумы, напротив, притянуты к этому региону. Вторая группа крови (А) имеет два максимума – в Европе и в Юго-Восточной Азии, а минимум на территориях, удалённых от этих мест. Третья группа крови (В) имеет максимум в районах Индии и чуть меньший всплеск в Юго-Восточной Азии, во всех остальных регионах эта группа крови оказывается в меньшинстве. Четвёртая группа крови (АВ) является результатом скрещивания второй и третьей групп, и максимум её связан с Индией.
  2. Распределение групп крови А и В среди кошек повторяет те же самые показатели для аналогичных групп крови человека, что напрямую говорит о влиянии экологии региона на эволюцию организма.
  3. Такое распределение групп крови система АВ0 сформировалось вследствие того, что долгое время существовала географическая разобщённость нескольких популяций, из-за которой на местной экологической основе в популяциях сформировались и закрепились соответствующие изменения генома.
  4. То, что у человека существует два граничных условия – max аллели 0 = 1, min аллели АВ = 0, – может свидетельствовать о том, что изначально существовала только первая группа крови (0). А появления других аллелей состоялось в результате расселения и последующей адаптации к новым экологическим условиям. Однако отсутствие аллели 0 у кошек требует объяснения этого факта, которое может состоять в том, что аллели А и В со временем просто вытеснили аллель 0 полностью.
  5. Из литературы известно, что скрещивание организмов с разными группами крови ведут к негативным последствиям. У кошек такие последствия предлагается преодолевать, выводя из процесса репродукции носителей группы В. Для человека вопрос пока решается медикаментозно, но популяции людей с группами крови А, В и АВ доминируют на группой крови 0.
  6. Следует обратить особое внимание на эволюционную сторону этого процесса: какое из направлений – 0 или АВ – является прогрессивным с точки зрения эволюции, и какое из них следует поддерживать?

Основные выводы можно сформулировать таким образом. Группы крови, как человека, так и животного, обнаруживают отчётливую взаимосвязь с экологической обстановкой региона поселения. При этом, чем сильнее отклонения экологического плана региона в новом от аналогичных условий прежнего региона, тем значительней отклонения генетического состава организма от нормы. Кроме того, переселение животных (и человека), сформировавшихся в значительно удалённом регионе, в другой удалённый регион в силу изменения экологической обстановки негативным образом скажется на здоровье переселённого организма. Группы крови являются важным фактором, который следует учитывать при переселении организма и его разведении (животных) в новых условиях. Обращает на себя внимание то обстоятельство, что скрещивание организмов с разными группами крови всегда негативным образом сказывается на потомстве, поэтому при разведении животных следует этот фактор исключить.


Ссылки по теме: