Особенность популяционно-статистических методов генетического анализа человека состоит в статистической обработке результатов наблюдений.
Популяционно-статистические методы предназначены для изучения распределения избранных фенотипических признаков (в том числе патологических) в группах людей (этнических, региональных, популяциях, демах, изолятах) в одном или в ряду поколений. На основании данных, полученных этим методом, рассчитывают частоту встречаемости в исследуемой группе населения различных аллелей гена или разных генотипов по этим аллелям, степень гетерозиготности и полиморфизма, выясняют распространение в группе определенных наследуемых признаков, включая генетические и мультифакторные болезни, анализируют влияние факторов внешней среды на экспрессию (показатели экспрессивности и пенетрантности) генов, устанавливают факт наличия отбора (положительного или отрицательного) по отдельным аллелям соответствующих генов, а также природу факторов отбора. Популяционно-
статистический подход может быть использован для определения и/или подтверждения типа наследования заболевания; он дает ценные сведения для идентификации факторов, путей и генетических механизмов антропогенеза и расогенеза. Его широко применяют для определения степени межпопуляционного генетического разнообразия, в расчетах генетических расстояний между сравниваемыми популяциями, что дает возможность судить об уровне их генетического родства. Последнее может дать основания к заключению (предположению) об историческом и языковом (лингвистическом, культурном) родстве.
При статистической обработке материала, получаемого путем обследования членов избранной группы людей по интересующему исследователя или врача-генетика признаку, основой для суждений об особенностях генетической структуры группы (генетического состава или аллелофонда популяции) служит закон генетического равновесия Харди-Вайнберга. Он отражает закономерность, согласно которой при соблюдении ряда условий соотношение частот аллелей генов в гено(аллело)фонде, а также разных гено(аллело)типов в обследуемой популяции в ряду поколений остается неизменным. Имея данные о частоте встречаемости в популяции рецессивного фенотипа (генотип аа), легко рассчитать частоту встречаемости указанного аллеля (а) в гено(аллело)фонде обследуемого поколения людей. Распространив результаты расчетов на ближайшие поколения, можно предсказать появление в них людей — рецессивных гомозигот и гетерозиготных носителей соответствующего рецессивного аллеля. Данные такого рода важны в прогностическом плане, если этот аллель является патогенным, т.е. в гомозиготном состоянии приводит к развитию наследственной (моногенной) болезни, или же его наличие свидетельствует о генетической предрасположенности к мультифакторному заболеванию.
Математическим выражением закона Харди-Вайнберга служит формула:
где р2 — доля гомозигот по аллелю а; р — частота аллеля а; q2 — доля гомозигот по альтернативному аллелю A; q — частота аллеля А; 2рq — доля гетерозигот.
Очевидно, что p + q = 1. Формула дает возможность рассчитать частоту встречаемости людей с разными генотипами и в первую очередь, что представляет непосредственный интерес для практической медицины, частоту встречаемости гетерозигот — носителей скрытого рецессивного
(нередко «проблемного», патогенного) аллеля. К примеру, альбинизм связан с отсутствием в организме синтеза черного пигмента меланина и является наследственным рецессивным признаком. Частота, с которой в большинстве популяций встречаются альбиносы (генотип аа), составляет 1:20 000. Если q2 = 1/20 000, то q = 1/141, а р = 140/141. В соответствии с законом Харди-Вайнберга частота встречаемости гетерозигот равна 2pq, т.е. в нашем примере 2(1/141)(140/141)=280/20 000 или 1/70. Заключаем, что в обследованной популяции гетерозиготные носители аллеля альбинизма встречаются с частотой один на 70 человек.
Факт соответствия частот встречаемости разных признаков среди членов обследуемой популяции людей закону Харди-Вайнберга дает основания утверждать, что развитие анализируемых признаков контролируют аллели одного гена. Так, путем изучения фенотипов было установлено, что среди белого населения США 29,16\% имеют группу крови М, 49,58\% — группу крови MN и 21,26\% — группу крови N, что в точности отвечает формуле р2М + 2pqMN + q2N = 1. Был сделан вывод, что развитие трех вариантов признака обусловлено одним геном (I), имеющего два аллеля (Iм и IN) с формой взаимодействия в виде кодо-минирования: у лиц с группой крови М генотип IMIM, у лиц с группой крови N — ININ и у лиц с группой крови MN — IMIN.