Gene Interactions
W rozważaniach na temat tożsamości etnicznej i zdrowia, geny mogą być istotne w dwóch szerokich znaczeniach. Po pierwsze, pule genów różnych grup etnicznych mogą zawierać różne częstotliwości alleli w niektórych loci, które są istotne dla stanu zdrowia lub procesów chorobowych. Jednak takie różnice same w sobie są mało prawdopodobne, aby rozliczyć szerokie i wszechobecne różnice zdrowotne wśród społecznie zidentyfikowanych grup rasowych i etnicznych.
Po drugie, fenotyp w konsekwencji danego genotypu może się różnić między grupami etnicznymi z powodu interakcji z czynnikami środowiskowymi. Środowisko, w tym kontekście, jest zdefiniowany przez wykluczenie, jak wszystkie wpływy nie zakodowane w DNA. Obejmuje on zatem wszystkie inne czynniki odnotowane w rozdziale 2, w tym skutki prenatalne, wpływy żywieniowe, konsekwencje prewencyjne opieki zdrowotnej, naciski grupy rówieśniczej, poziom wykształcenia, instrukcje religijne, toksyny w domach oraz w powietrzu i wodzie, zagrożenia zawodowe, stres zawodowy i narażenie na czynniki zakaźne, wśród wielu, wielu innych.
Wiele wiadomo o etiologicznym znaczeniu szerokiego wachlarza takich czynników środowiskowych; wiele również wiadomo o wpływie głównych genów i systemów poligenicznych. Koncepcyjnie, możliwość interakcji wewnątrz i pomiędzy tymi dwoma szerokimi dziedzinami została już dawno rozpoznana. Z różnych powodów, badania podkreślające i charakteryzujące te interakcje były mniej rozwinięte niż można by się spodziewać. Ich implikacje dla różnic zdrowotnych nie są jeszcze znane, choć zgromadzona literatura, zarówno z badań na ludziach, jak i na modelach zwierzęcych, jest pokaźna. Tylko kilka przykładów są cytowane tutaj, ale powinny one ilustrować wielką złożoność i moc i czasami zdumiewające subtelności tych interactions.
W ludzi, interakcji między dwoma głównymi genami jest implikowany w etiologii dużych i burgeoning problem zdrowia choroby Alzheimera. Trzy różne allele – ε2, ε3 i ε4 – zostały opisane w locus apoE na chromosomie 19. Ogólnie rzecz biorąc, posiadanie jednego allelu ε4 wiąże się ze zwiększonym ryzykiem rozwoju choroby Alzheimera, a posiadanie dwóch wiąże się z większym ryzykiem niż posiadanie jednego. Ten ostatni wynik zależy jednak od genotypu w innym locus – ACT. W przypadku jednego genotypu w tym locus nie ma różnicy w ryzyku posiadania jednego lub dwóch alleli ε4 w locus apoE; w przypadku innego genotypu ACT ryzyko jest nieco podwyższone; a w przypadku trzeciego różnica w ryzyku między jednym a dwoma allelami ε4 jest pięciokrotna. Wyraźnie widać, że przy rozpatrywaniu różnic w częstości alleli w różnych populacjach konieczne może być zajęcie się dyadami, triadami lub większymi kolektywami loci.
Klasycznym badaniem na modelu zwierzęcym pokazującym, że efekt różnych genotypów w głównym locus może być modyfikowany przez poligeniczne tło organizmu jest praca Colemana i Hummela (1975). Dwie kopie określonego allelu w określonym locus generalnie prowadzą do pewnych objawów cukrzycy u myszy, ale w dwóch różnych, ale spokrewnionych szczepach powstałe zespoły są uderzająco różne, z poziomem glukozy we krwi i masą ciała różniącymi się dwukrotnie, dużymi różnicami w długości życia i przerostem wysepek w jednym szczepie i zanikiem w drugim.
Perhaps prototypowa ilustracja interakcji między poligenów i środowiska jest, że z Cooper i Zubek (1958), który zmierzył zdolność uczenia się labiryntu dwóch linii szczurów hodowanych w warunkach środowiskowych, które różniły się w różnych bodźców, że zwierzęta mogą doświadczyć. Dwa szczepy zostały wyhodowane selektywnie pod kątem wydajności labiryntu (Heron, 1935); powstałe w ten sposób linie „jasna labiryntowa” i „nudna labiryntowa” różniły się uderzająco pod względem liczby błędów popełnianych przy uczeniu się wzoru labiryntu, a także, na podstawie silnego wnioskowania, pod względem konfiguracji allelicznych w nieznanej liczbie poligenicznych loci istotnych dla wydajności labiryntu. Wyniki różnicowego chowu były takie, że jasne linie nie zyskały na wzbogaceniu, ale matowe tak; matowe szczury nie były negatywnie dotknięte zubożeniem, ale jasne były. Liczne inne badania wykazały podobne zróżnicowane odpowiedzi w różnych fenotypów do manipulacji środowiskowych przez grupy myszy lub szczurów o różnych genotypach.
Inny uderzający niedawny przykład gen-środowisko interakcji jest dostarczany przez badania ilościowych loci cech (QTLs) wpływających na długowieczność w muszkach Drosophila. QTLs są loci, które pozostają anonimowe w chwili obecnej, ale których przybliżone lokalizacje chromosomalne są znane. Vieira i wsp. (2000) poszukiwali dowodów na wpływ takich loci na długość życia w pięciu różnych środowiskowych warunkach odchowu. Niezwykłym rezultatem było zidentyfikowanie 17 QTLs, ale żadne z nich nie było istotne dla wszystkich środowisk. Niektóre były skuteczne tylko u jednej płci i w jednym środowisku; inne były skuteczne u obu płci w określonym środowisku, ale ten sam allel był związany z dłuższym życiem u jednej płci i krótszym u drugiej; niektóre były skuteczne u jednej płci w dwóch środowiskach, ale z tym samym allelem związanym z dłuższym życiem w jednym środowisku i krótszym w drugim. All of the genetic variance was involved in genotype x sex interactions, genotype x environment interactions, or both.
Within the general domain of coaction of genes and environmental factors, there are several lines of investigation that convincingly demonstrate that environments not only can interact in a statistical sense with genetic factors, but can also actually influence which genes are expressed. W zbyt uproszczonym wyjaśnieniu, niektóre środowiska mogą włączać i wyłączać geny. Niektóre subdziedziny tych badań mają szczególne potencjalne znaczenie dla obecnego tematu, dotyczącego wpływu różnego rodzaju stresu na ekspresję genów. Na przykład, obszerna literatura (podsumowana na przykład przez Hoffmana i Parsonsa, 1991) opisuje obserwacje, które sugerują, że stresujące środowiska często zwiększają odziedziczalność – część fenotypowej wariancji, którą można przypisać zbiorowemu wpływowi systemu poligenowego – szerokiej gamy fenotypów w szerokim wachlarzu organizmów. Większość danych dotyczących specyficznych genów dotyczy białek „szoku termicznego”, które są produkowane w Drosophila po ekspozycji na środowisko o wysokiej temperaturze. Białka te wydają się chronić inne białka w organizmie przed uszkodzeniem lub zniszczeniem przez stresujące środowisko. Przykładem ze ssaków jest wzrost poziomu specyficznych RNA w nadnerczach szczurów po stresie unieruchomienia (McMahon et al., 1992). Wpływy biobehawioralne są wyraźnie sugerowane przez badania pokazujące, że klasyczne warunkowanie pawłowowskie – parowanie uderzenia stopą i bodźca słuchowego – może spowodować, że wcześniej neutralna cecha środowiska nabierze zdolności wywoływania związanej ze stresem ekspresji określonego mRNA w regionach mózgu szczurów (Smith i in., 1992). Te kierunki badań są być może szczególnie istotne dla hipotez dotyczących roli stresu dyskryminacyjnego, takich jak te Thayera i Friedmana (2004).
.