Genetika
6.2 Kvantitativní znaky v populaci
Kvantitativní znaky jsou podmíněny větším počtem genů, než znaky kvalitativní, které jsou výsledkem působení jediného genu (příp. jen několik málo genů). Od kvalitativních znaků se liší ve dvou vlastnostech:
Kvantitativní znaky mají kontinuální proměnlivost. Mezi jednotlivými genotypy neexistují ostré hranice a celkový znak lze zobrazit Gaussovou křivkou (obrázek 5). Typickým příkladem může být tělesná výška člověka. Je nepochybné, že na tento znak má vliv velký počet genů. Proto například můžeme v populaci najít dospělých lidí s tělesnou výškou od cca 140 centimetrů až po více než dvoumetrových jedinců. Jsou to však krajní případy s nízkou četností jedinců, protože nízký tělesný vzrůst může být důsledkem genetické poruchy (např. nanizmus, při kterém chybí somatotropní hormon). Nejvíce jedinců se bude vyskytovat kolem průměrné hodnoty sledovaných kvantitativních parametrů, např. výška mužů se bude pohybovat kolem 180 centimetrů.
Na rozdíl od kvalitativních znaků má na výsledný fenotypový projev sledovaného kvantitativního znaku významný vliv prostředí. Pokud např. dítě zdědilo od rodičů genotyp IAIB, pak bude mít krevní skupinu AB bez ohledu na to, zda bude žít v bídném slumu velkoměsta rozvojové země nebo v rodinném sídle na venkově vyspělého evropského státu. V případě kvantitativního znaku, jakým je výška jedince, už to jedno nebude, protože výživa v dětství má významný vliv na celkovou tělesnou konstituci člověka.
Důležitá poznámka: Při posuzování toho, zda je sledován znak kvalitativní nebo kvantitativní, vycházíme od účelu testování. Krevně skupinový systém AB0 jsme vybrali jako příklad takového přístupu. Pokud určujeme krevní skupinu konkrétního jedince, jde bezpochyby o kvalitativní znak. Pokud ovšem budeme experimentální stanovovat množství antigenů A nebo B na povrchu cytoplazmatické membrány erytrocytů, přijdeme překvapivě k poznání, že jejich hustota na danou plochu je u různých jedinců jiná. Z tohoto úhlu pohledu by se tedy mohlo jednat také o kvantitativní znak. Z hlediska laboratorního stanovení krevních skupin je však požadavek na takové stanovení v medicínské praxi bezpředmětný.
Na rozhraní kvalitativních i kvantitativních znaků jsou znaky semikvantitativní, které můžeme posuzovat z obou uvedených kategorií. Příkladem může být schopnost rozeznat hořkou chuť fenylthiokarbamidu (PTC). Ve své molekule obsahuje skupinu (=N)2-C=S, která je přítomna i v mnoha léčivech a přírodních látkách. Při testování dobrovolníků na rozeznání chutě PTC v sérii vzorků se stoupající koncentrací lze jedinců rozdělit na senzitivních vůči hořké chuti PTC a na ty, kteří ji nerozeznají, příp. ho rozeznají pouze ve vzorcích s nejvyšší koncentrací (obrázek 5). Na druhé straně je u jedinců v obou kategoriích přítomna kontinuální proměnlivost v schopnosti rozeznání PCT při určité koncentraci, což můžeme považovat za kontinuální proměnlivost.
Obrázek 5 - Příklady distribuce kvalitativních a kvantitativních znaků v populaci
Poznámka: Příklad PTC jsme nevybrali náhodně. Vzhledem k hořké chuti některých přírodních látek i farmak může představovat míra rozeznání této chutě v závislosti od koncentrace látky u pacientů důležitý faktor při terapii.
Rozdíly ve fenotypu (P) mezi kterýmikoli jedinci v sledovaném znaku lze vyjádřit jako výsledek spolupůsobení genetické složky (G) a vnějšího prostředí (E) podle vztahu:
P = G + E (6)
Část variability sledovaného znaku, která je podmíněna geneticky, vyjadřuje tzv. dědivost (heritabilita) h2 podle vztahu:
h2 = σ2G/ σ2P (7)
P = G + E (6)
Část variability sledovaného znaku, která je podmíněna geneticky, vyjadřuje tzv. dědivost (heritabilita) h2 podle vztahu:
h2 = σ2G/ σ2P (7)
σ2G – genotypová variabilita
σ2P - celková fenotypová variabilita
Hodnota heritability vyjádřena tímto způsobem se nazývá heritabilita v širším slova smyslu. Je součtem všech forem genetické determinace kvantitativních znaků jedince, na kterých participuje více genů. Patří sem dominance a recesivita, kodominance, superdominance a neúplná dominance, aditivita a různé formy genových interakcí. Ne všechny uvedené složky genetické variability jsme schopni exaktně postihnout a předvídat jejich kombinaci v následující generaci. Pokud např. sledován znak podmiňují geny, mezi kterými je vztah dominance a recesivity a navíc mají některé z nich např. pleiotropní efekt, je velmi obtížné stanovit pro jejich přínos matematický vztah. Výjimkou je tzv. aditivita. Pod aditivním účinkem alel genů, které podmiňují sledován znak, rozumíme sumační efekt - sčítání jejich vlivu. Uvažujme například o hypotetickém kvantitativním znaku, který je podmíněn třemi geny (A, B, C), z nichž každý má dvě alely. Jedna je funkční, která přispívá k projevu znaku (alely A, B a C), druhá ke znaku nepřispívá (a, b, c). (Poznámka: při tomto typu dědičnosti se neaktivní alela nezvykne nazývat "recesivní", jak je tomu u mendelistické dědičnosti). Platí aditivita, tedy pravidlo, že znak bude u jedince tím výraznější, čím větší počet aktivních alel bude jeho genotyp obsahovat. Pokud máme např. rodičovské jedince, kteří mají stejnou míru projevu znaku, podmíněnou ovšem různými alelami, jejich potomstvo může mít projev znaku dokonce výraznější právě díky "sčítání" vlivů aktivních alel obou rodičů:
P: AabbCc x aaBBcc 2 aktivní alely
F1: aaBbcc 1 aktivní alela (znak je méně výrazný, než u rodičů)
aaBbCc 2 aktivní alely (shoda s projevem znaku u rodičů)
AaBbcc 2 aktivní alely (shoda s projevem znaku u rodičů)
AaBbCc 3 aktivní alely (výraznější projev znaku ve srovnání s rodiči)
Proto představuje aditivita důležitou složku genetické proměnlivosti, která se používá k vyjádření tzv. heritability v užším slova smyslu:
h2 = σ2A/ σ2P (8)
σ2A – aditivní složka genotypové variability
σ2P - celková fenotypová variabilita