på grunn av naturlig utvalg er forskjellige alleler mer sannsynlig å gi en overlevelsesfordel i forskjellige miljøer. Sykluser av forekomst av smittsomme sykdommer og virulens reflekterer ofte naturlig utvalg.
Balansert Polymorfisme
hvis naturlig utvalg eliminerer personer med skadelige fenotyper fra en befolkning, hvorfor fortsetter skadelige mutante alleler i en genpool? En sykdom kan forbli utbredt når heterozygoter har en annen fordel over personer som har to kopier av villtype allelen. Når bærere har fordeler som tillater en skadelig allel å fortsette i en befolkning, er balansert polymorfisme på jobb. Denne form for polymorfisme innebærer ofte heterozygositet for en arvelig sykdom som beskytter mot en smittsom sykdom. Eksempler er fascinerende.
Sigdcelleanemi
Sigdcelleanemi er en autosomal recessiv lidelse som forårsaker anemi, leddsmerter, en hoven milt, og hyppige, alvorlige infeksjoner. Det illustrerer balansert polymorfisme fordi bærere er resistente mot malaria, en infeksjon av parasitten Plasmodium falciparum som forårsaker sykluser av frysninger og feber. Parasitten tilbringer den første fasen av livssyklusen i spyttkjertlene i mygganopheles gambiae. Når en infisert mygg biter et menneske, kommer malariaparasitten inn i de røde blodcellene, som transporterer den til leveren. De røde blodcellene brister, frigjør parasitten gjennom hele kroppen.
I 1949 Fant Den Britiske genetikeren Anthony Allison at frekvensen av sigdcellebærere i tropisk Afrika var høyere i regioner der malaria raste hele året. Blodprøver fra barn innlagt på sykehus med malaria fant at nesten alle var homozygote for den ville typen seglcelle allel. De få sigdcellebærerne blant dem hadde de mildeste tilfellene av malaria. Var tilstedeværelsen av malaria på en eller annen måte å velge seglcelleallelet ved å felle folk som ikke arvet det? Det faktum at seglcellesykdom er langt mindre vanlig i Usa, hvor malaria er sjelden, støtter ideen om at seglcelle heterozygositet gir en beskyttende effekt.
Ytterligere bevis på en seglcellebærers fordel i et malaria-ridd miljø er det faktum at økningen av seglcellesykdom paralleller dyrking av avlinger som gir avlsmuligheter For Anopheles mygg. Omkring 1000 F. KR. reiste Malayo-Polynesiske sjømenn fra sørøst-Asia i kanoer Til Øst-Afrika, og brakte nye avlinger av bananer, yams, taros og kokosnøtter. Når jungelen ble ryddet for å dyrke disse avlingene, ga det åpne rommet avlsmiljø for mygg. Insektene tilbød i sin tur et habitat for en del av livssyklusen til malariaparasitten.
sigdcellegenet kan ha blitt brakt Til Afrika av folk som migrerer Fra Sør-Arabia og India, eller det kan ha oppstått ved mutasjon direkte i Øst-Afrika. Men det skjedde, folk som arvet en kopi av sigdcelle allelen hadde røde blodlegemer membraner som ikke innrømme parasitten. Bærere hadde flere barn og passerte den beskyttende allelen til omtrent halvparten av dem. Gradvis økte frekvensen av seglcelle allelen I Øst-Afrika fra 0, 1 prosent til en spektakulær 45 prosent i trettifem generasjoner. Bærere betalte prisen for denne genetiske beskyttelsen, når to produserte et barn med seglcelle sykdom.
en syklus satt inn. Bosetninger med et stort antall sigdcellebærere unnslapp ødeleggende malaria. De var derfor sterke nok til å rydde enda mer land for å dyrke mat – og støtte de sykdomsbærende myggene. Selv i dag er sigdcellesykdom mer utbredt i landbrukssamfunn enn blant folk som jakter og samler maten.
Glukose-6-Fosfat Dehydrogenase Mangel
G6PD-mangel er en kjønnsbundet enzymmangel som påvirker 400 millioner mennesker over hele verden. Det forårsaker livstruende hemolytisk anemi, hvor røde blodlegemer brister. Det utvikler seg imidlertid bare under bestemte forhold-å spise fava bønner, inhalere visse typer pollen, ta visse stoffer eller inngå visse infeksjoner. Studier på Afrikanske barn med alvorlig malaria viser at heterozygote kvinner og hemizygote menn for G6PD-mangel er underrepresentert. Dette antyder at arv av enzymmangelgenet på en eller annen måte beskytter mot malaria.
det faktum AT G6PD-mangel er kjønnsbundet introduserer en mulighet vi ikke ser med sigdcellesykdom, som er autosomal recessiv. Fordi både heterozygoter og hemizygoter er valgt for, bør mutant allelet til slutt dominere i en malaria-eksponert befolkning. Dette skjer imidlertid ikke – det er fortsatt menn hemizygote og kvinner homozygote for den ville typen allel. Årsaken er igjen knyttet til naturlig utvalg. Personer med enzymmangel-hemizygote menn og homozygote kvinner-er valgt ut av befolkningen av anemi. Derfor virker naturlig utvalg i to retninger på de hemizygote mennene-velger for mutant allelet fordi det beskytter mot malarial infeksjon, men velger mot det fordi et enzymmangel. Dette er essensen av balansert polymorfisme.
Pku
Fenylketnonuri Er En medfødt feil i stoffskiftet der et manglende enzym forårsaker aminosyren fenylalanin å bygge opp, med ødeleggende effekter på nervesystemet med mindre personen følger en restriktiv diett. Bærere av denne autosomale recessive tilstanden har forhøyede fenylalaninnivåer-nivåer som ikke er tilstrekkelig høye til å forårsake symptomer, men som er høye nok til at de kan ha en beskyttende effekt under graviditeten. Leger har observert at kvinner som er PKU-bærere, har en mye lavere ennð forekomst av abort. En teori er at overflødig fenylalanin på en eller annen måte inaktiverer en gift, kalt ochratoxin A, som visse sopp produserer og som er kjent for å forårsake spontan abort.
Historien gir bevis som knytter PKU heterozygositet til beskyttelse mot sopptoksin. PKU er mest vanlig I Irland og vestlige Skottland, og mange berørte familier som bor andre steder spore sine røtter til denne delen av verden. Hvis PKU-bærere mest sannsynlig hadde barn enn ikke-bærere på grunn av de beskyttende effektene AV pku-genet, ville det sykdomsfremkallende allelet over tid øke befolkningen.
Tay-Sachs Sykdom
Bære Tay-Sachs sykdom kan beskytte mot tuberkulose (TB). I Ashkenazim-populasjoner er opptil 11 prosent Av befolkningen Tay-Sachs-bærere. UNDER Andre Verdenskrig, TB kjørte tøylesløs I Østeuropeiske Jødiske bosetninger. Ofte var sunne slektninger til barn Med Tay-Sachs sykdom ikke I KONTAKT MED TB, selv når de gjentatte ganger ble utsatt. Beskyttelsen Mot TB Som Tay-Sachs sykdom heterozygosity tilsynelatende tilbudt forble blant Det Jødiske folk fordi de ble forhindret fra å forlate ghettoer. Mutantallelet økte i frekvens da TB selektivt falt de som ikke bar det og bærerne hadde barn med hverandre. Genetisk drift kan også ha bidratt til å isolere Tay-Sachs-allelet, ved en tilfeldighet, i grupper av holocaust-overlevende. Nøyaktig hvordan reduserte nivåer av genproduktet, et enzym kalt heksoseaminidase A, beskytter mot TB, er ikke kjent.
Cystisk Fibrose
Balansert polymorfisme kan forklare hvorfor cystisk fibrose er så vanlig – den anatomiske defekten SOM ligger TIL GRUNN FOR CF beskytter MOT diare sykdommer, som kolera.
Koleraepidemier har satt sitt preg på mennesker, forårsaker utbredt død i løpet av få dager. Sommeren 1831 drepte en epidemi 10 prosent av Befolkningen I St. Louis, og I 1991 feide en epidemi Peru. Kolera bakterier forårsaker diare, som raskt dehydrerer kroppen og kan føre til sjokk og nyre og hjertesvikt. Bakterien produserer et toksin som åpner kloridkanaler i tynntarmen. Som salt (NaCl) forlater cellene, følger vann, i en naturlig kjemisk tendens til å fortynne saltet. Vann rushing ut av tarmceller forlater kroppen som diare.
i 1989, da genetikere identifiserte cf-genet og beskrev dets proteinprodukt som en regulator av en kloridkanal i visse sekretoriske celler, oppsto en mulig forklaring på forekomsten av den arvelige lidelsen. Kolera åpner kloridkanaler, slik at klorid og vann forlater celler. CFTR-proteinet gjør det motsatte, lukker kloridkanaler og fanger salt og vann i celler, som tørker ut slim og andre sekreter. En person MED CF kan ikke kontrakt kolera, fordi toksinet ikke kan åpne klorid kanaler i tynntarmen.
Bærere AV CF nyte blandet velsignelse av en balansert polymorfisme. De har ikke nok unormale kloridkanaler til å forårsake den anstrengte pusten og tilstoppede bukspyttkjertelen av cystisk fibrose, men de har nok av en defekt for å hindre at koleraen tar tak. Under de ødeleggende koleraepidemiene som har peppered historie, hadde individer som bærer mutant CF-alleler en selektiv fordel, og de uforholdsmessig overførte disse allelene til fremtidige generasjoner. MEN FORDI CF oppsto I Vest-Europa og kolera I Afrika, var kanskje en innledende økning I cf herterozygosity et svar på en annen diarrheal infeksjon.