Научно - практическая работа "Близнецы. Определение зиготности близнецов на примере близнецов МКОУ Верх - Чикская СОШ"
творческая работа учащихся по биологии (8 класс) на тему

Районная научно-исследовательская конференция школьников

«Первые шаги в науку»

СЕКЦИЯ БИОЛОГИИ

Близнецы. Определение зиготности близнецов. Характеристика близнецов разных типов на примере близнецов МКОУ Верх – Чикская СОШ.

Братышева Диана

МКОУ Верх-Чикская средняя общеобразовательная школа,

8 класс, д. Верх-Чик

Научный руководитель:

 Братышева Наталья Сергеевна,

Учитель биологии первой квалификационной категории

Д. Верх-Чик, 2012

Оглавление.

1. Введение……………….. …………………………………………………………..Стр3-4
2. Основная часть.

      Глава 1.Близнецы, типы близнецов……………………………………………Стр 4-5

      Глава 2. Частота встречаемости близнецов……………………………………Стр6

      Глава3. Методы изучения близнецов…………………………………………. Стр6-7

      Глава 4. Исследование близнецов МКОУ Верх – Чикская СОШ

                 4.1. Определение частоты встречаемости близнецов…………………..Стр8

                 4.2. Определение степени конкордантности и дискордантности близнецов

                 4.2.1. Исследование фенотипов близнецов……………………………..Стр9-11

                4.2.2. Дактилоскопические исследования……………………………….Стр12-13

               4.2.3.  Психологические исследования личностных особенностей

                близнецов…………………………………………………… ………… ..Стр13-14

3. Заключение…………………………………………………………………….……Стр15
4. Список использованной литературы ………………………………………… … .Стр15
5. Приложения:

Приложение№1: «Примеры типов оплодотворений»………………………… ...Стр  16

Приложение №2: «Частота встречаемости близнецов в МКОУ Верх – Чикская

СОШ»……………………………………………………………………………   …Стр 17

Приложение №3: «Фотографии исследуемых близнецовых пар»……………….Стр18

Приложение №4 «Монозиготный,монохориональный тип близнецов»……   …..Стр19

Приложение №5: « Пальцевые узоры Куликовых Ирины и Игоря»………….. ….Стр20

Приложение №6: «Пальцевые узоры Сараевых Ивана и Саши»………………  …Стр21

Приложение №7: «Ответы близнецов на опросник Айзенка»……………………..Стр22

Приложение №8: «Несуществующее животное»…………………………………   Стр23

Приложение №9: Анкета……………………………………………………   ………Стр24-25

Введение

Близнецы́ — дети одной матери, зачатые одновременно, развившиеся в течение одной беременности и появившиеся на свет в результате одних родов практически одновременно. Выделяют два основных типа близнецов. Первый тип: монозиготные (гомозиготные). Второй тип: дизиготные (гетерозиготные). Промежуточный тип: монозиготные полярные (полуидентичные).Изучением близнецов занимается генетика человека, которая изучает биологические основы человека как вида. Так как прямой генетический эксперимент невозможно применить  к человеку, то явление близнецовости как бы возмещает недостаток сведений в области изучения индивидуальных особенностей человека.

В нашей школе есть три пары близнецов. Они разные. Две пары разнополые и одна пара однополые. В чём отличия? Почему рождаются однополые или разнополые близнецы? Как вообще возможно рождение близнецов? Эти и другие вопросы волнуют меня на протяжении некоторого времени, и поэтому я решила найти на них ответы. В своей работе я отвечу на интересующие меня вопросы. Я считаю, что вопрос изучения близнецов очень актуален и на уровне изучения индивидуальных особенностей человека и для меня лично эта тема очень интересна.

Актуальность темы: данная тема актуальна, так как близнецовые исследования позволяют оценивать влияние различных условий внешней среды на одинаковый генотип и проявления разных генотипов в одних и тех же условиях, дают ряд данных для теории биологии и открывают пути решения важных практических вопросов в области педагогики и медицины. Поэтому для решения данных вопросов необходимо точное установление типа зиготности близнецов.

Цель данной работы:  

1. Определить тип зиготности близнецов, обучающихся в МКОУ «Верх – Чикская СОШ».

2. Выявить роли наследственных и экзогенных факторов в формировании личностных особенностей человека с применением близнецового метода изучения наследственности.

В связи с этим, при проведении данного исследования мною были поставлены следующие задачи:

Задачи:

1. Знакомство с литературными данными, посвящёнными данной проблеме;
2. Выявление частоты встречаемости близнецов на примере МКОУ «Верх – Чикская СОШ»;
3. Исследование степени конкордантности и дискордантности близнецов;
4. Определение типа зиготности близнецов;

Этапы исследовательской работы:

1. Определение частоты встречаемости близнецов
2. Исследование фенотипов близнецовых пар
3. Дактилоскопический анализ пальцевых узоров
4. Психологическая диагностика личностных качеств испытуемых

Глава 1 «Виды близнецов»

  Как известно, раз в 28 дней у женщины образуется яйцеклетка – одна. Она  развивается, достигает стадии готовности к оплодотворению и, если оплодотворение не произошло, разрушается, чтобы уступить место новой яйцеклетке. При каждом половом акте к одной яйцеклетке устремляются десятки миллионов сперматозоидов. Когда одному счастливчику из этих миллионов удается проникнуть в яйцеклетку, случается то, что по справедливости считают великим таинством зарождения новой жизни.

Когда говорят о таинстве, имеют в виду высший смысл. Но наряду с этим есть немало таинственного, непонятного и на уровне биологическом. Например, почему порой образуется не одна яйцеклетка, а две или даже три, а то и четыре. Правда, очень редко. Но если они образуются и встречаются со сперматозоидами, то зарождается не одна, а две жизни (см. приложение 1). Или даже больше.  

Потом эти оплодотворенные клетки, как и полагается им, делятся, попадают в матку, и там каждый плод развивается самостоятельно. Им, конечно, бывает тесновато, маминой «подпитки» тоже хватает не всегда. Вот и появляются на свет разнояйцовые близнецы более слабыми и субтильными по сравнению с обычными младенцами. Но потом они, как правило, входят в норму.

     Считается, что оба близнеца зачаты одновременно. Процесс проследить, конечно, трудно, почти невозможно. С точки зрения генетики двуяйцевые близнецы — обычные братья и сестры. Они происходят из двух различных материнских яйцеклеток, оплодотворенных двумя различными отцовскими семенными клетками, то есть из двух различных зигот. Они отличаются от других братьев и сестер только одновременным зачатием, соседством в организме матери и, конечно, общим днем рождения.

Следует указать на особые случаи зарождения двуяйцевых близнецов. Не исключено, что две яйцеклетки могут быть оплодотворены семенными клетками разных половых партнеров, если половые сношения с двумя мужчинами последовали одно за другим через короткое время.

Само собой разумеется, результат такой «двойственности событий» довольно редко обнаруживается. Ведь двуяйцевые близнецы могут выглядеть очень по-разному. Однако его нельзя не заметить, если, например, отцы относятся к разным расам. В США известен случай, когда один из двуяйцевых близнецов появился на свет с белым цветом кожи, другой — с черным. Исследования крови и диагнозы на сходство не допускали никаких сомнений: у близнецов были разные отцы. Это явление называется суперфекундация.  Рождение однояйцовых близнецов окружено еще большими загадками. Как же это происходит? Схема зачатия вполне стандартна (см. приложение 1): одна яйцеклетка плюс один сперматозоид. Но скоро после обычного таинства происходит еще одно, совсем загадочное: зародыш, уже прошедший определенные этапы формирования, вдруг расщепляется на две абсолютно идентичные половинки. Почему происходит такое расщепление, объяснить пока не может никто. Это таинство зарождения двух жизней. Если расщепление случилось в первые пять дней после зачатия, то развитие обоих плодов происходит подобно тому, как оно идет у двуяйцовых    близнецов – у каждого своя плацента и т.д. Если расщепление произошло на  пятый – седьмой день, то плацента на двоих одна и сходство у детей будет полным. Однояйцевые близнецы всегда однополые, у них полностью совпадают факторы сыворотки и группы крови, признаки физического строения и функции организма.  

Глава 2 « Частота встречаемости близнецов»

Является ли рождение близнецов редкостью? С точки зрения повседневных наблюдений это, вероятно, так. Но количество близнецов в мире исчисляется миллионами. Близнецовая статистика располагает интересными данными, на основе которых могут быть построены гипотезы относительно происхождения близнецов.

В настоящее время в среднем на каждые 100 родов в мире приходится одно рождение близнецов. Можно предположить, что в 80-е годы на земле проживает около 50 миллионов пар близнецов. Внушительная цифра!

Приблизительно одну треть всех близнецов составляют однояйцевые (ОБ), две трети — двуяйцевые (ДБ). Распределение по полу почти равномерное. Между различными народами, регионами и расами статистика обнаруживает заметные расхождения. Процент однояйцевых близнецов, за исключением африканских популяций, колеблется незначительно. Из 300 рождений можно рассчитывать на одно рождение однояйцевых близнецов. Таким образом, еще не до конца выясненный причинный фактор появления на свет однояйцевых близнецов следует оценить как довольно постоянный. Очевидно, это явление почти не подвержено влияниям окружающей среды.

Результаты некоторых исследований указывают на взаимосвязь с процессом акселерации. Наблюдаемое уже несколько десятилетий интенсивное ускорение роста и изменение развития у детей и подростков, безусловно, предполагают значительную перестройку всей гормональной системы. Это сильно влияет на генеративные процессы созревания. Вполне возможны воздействия на гормональную сферу молодых женщин, которые имеют тенденцию к снижению множественных овуляций.

Глава3 «Методы изучения близнецов»

Близнецы — это не только удивительное явление природы и уникальная модель для научных исследований генетических проблем в различных областях знания, При изучении близнецов используются несколько методов. Коротко остановимся на важнейших из них.

Сравнение однояйцевых близнецов между собой (внутрипарное сравнение). Предпосылкой для сравнения однояйцевых близнецов между собой по определенным физическим или психическим признакам является их генетическая идентичность, то есть наличие у них одинакового наследственного потенциала. Поэтому все различия между ними должны объясняться воздействиями внешней среды в самом широком смысле слова.

Экспериментальное сравнение однояйцевых близнецов. Такое исследование выходит за пределы простого сравнения близнецов. Здесь речь идет о классическом эксперименте по организации его проведения и целеустановке. В то время как один близнец подвергается определенным экспериментальным воздействиям (программа тренировки, специальный метод преподавания или обучения, прием лекарственных средств или других препаратов), другой освобождается от этого. Следовательно, один из близнецов является испытуемым в эксперименте, другой служит контрольным лицом. Отсюда название — контрольно-близнецовый метод.

Сравнение однояйцевых близнецов с двуяйцевыми. Этот метод важен, прежде всего, для психологии, так как сравнения только однояйцевых пар бывает недостаточно при постановке большинства психологических вопросов. Ученые, исходя из того, что однояйцевые близнецы, как и двуяйцевые близнецы, с первого дня жизни растут в относительно одинаковых условиях, выясняют, например, имеют ли пары однояйцевых близнецов по тем или иным признакам большее сходство, чем пары двуяйцевых близнецов.

Сравнение близнецов с другими братьями и сестрами. Привлечение к исследованиям других братьев и сестер — не близнецов — может иметь также значительную научную ценность. Двуяйцевые близнецы  генетически похожи между собой не больше, чем другие дети в семье. Схожесть их интересов, установок, способностей, совпадения в мышлении и поведении можно объяснить отсутствием возрастной разницы в несколько лет, одинаковыми условиями внешней среды с первого дня жизни. Сравнивая близнецов в такой ситуации, можно проанализировать влияние внешней среды на формирование и развитие личности человека.

Сравнение однояйцевых близнецов, выросших раздельно, с выросшими вместе. Это в высшей степени интересный аспект в изучении близнецов. Разлученные в раннем детстве и выросшие в разных семьях или детских домах однояйцевые близнецы по многим личностным признакам развиваются различно и тем самым отличаются от близнецов, выросших вместе..

Глава 4. Исследование близнецов МКОУ Верх – Чикская СОШ

1. Определение частоты встречаемости близнецов

Как часто встречаются близнецы в повседневной жизни? Этот вопрос очень важный и интересный. Статистически достоверно зафиксировано, что на каждые 100 родов приходятся одни близнецовые, а среди близнецовых родов ровно одна треть приходится на рождение однояйцовых близнецов. На каждые 130 рождений близнецов – одна тройня, на два миллиона обычных родов – одна четверня. Наибольшее число рождений разнояйцовых близнецов наблюдается у матерей в возрасте 35 – 40 лет. В то же время частота рождения однояйцовых близнецов не зависит от возраста матери и сохраняется в течение всего детородного периода примерно на одном уровне с вероятностью 0,3%.  

Полагают, что многоплодие генетически обусловлено. Однако это справедливо лишь для дизиготных близнецов.  

В нашей школе обучается 92 человека. Среди них 6 детей являются близнецами, т.е. три близнецовых пары. Данные приведены в таблице №1: «Частота встречаемости близнецов в МКОУ Верх – Чикская СОШ»

Исходя из данных таблицы, можно сделать вывод: частота встречаемости близнецов в нашей школе составляет приблизительно 0,06 . Доля близнецов по отношению к другим учащимся составляет   6,5 %  (см приложение №2: Частота встречаемости близнецов в МКОУ Верх – Чикская СОШ)

4.2. Определение степени конкордантности и дискордантности близнецов

   4.2.1. Исследование фенотипов близнецов

Следующим этапом моего исследования было установление степени конкордантности и дискордантности близнецов по различным признакам.

В качестве испытуемых были использованы ученики 1 класса Сараевы Александр и Иван и учащиеся 2 класса Куликовы Ирина и Игорь. Так как известно, что фенотип- это совокупность свойств и признаков организма, которые формируются в результате взаимодействия генотипа особи и окружающей среды, то исследование фенотипов близнецов позволяет оценить роль среды в реализации генетической информации, а так же определить тип зиготности близнецов. Исследователями (Сименс, Вейтц, Фершуер) был разработан простой, удобный и сравнительно надежный метод идентификации однояйцевых и двуяйцевых близнецов, основанный на сравнении определенных физических признаков, которые в высокой степени наследственно обусловлены. Так называемый полисимптоматический диагноз сходства исходит из таких физических признаков, как цвет глаз, цвет и качество волос, оттенок кожи, веснушки, форма носа, губ, ушей, расположение зубов, группа крови. При сравнении учитываются также размеры тела, например рост, вес, объем черепа и др. Однако у однояйцевых близнецов эти признаки могут не совпадать. Чем сильнее совпадают  признаки у пары близнецов, тем больше вероятность, что это однояйцевые близнецы. В моём исследовании принимают участие 2 близнецовые пары Сараевы Иван и Саша внешне очень похожи и вероятно являются монозиготными близнецами, но это ещё не окончательный вывод. С Куликовыми Ирой и Игорем сразу всё ясно – они дизиготные близнецы (т.к.разнополые).

Приложение №3: «Фотографии исследуемых близнецовых пар»

Исследование фенотипов близнецовых пар приведены в таблице №2 и №3

Таблица №2: «Исследование фенотипов  Сараева Ивана и Сараева Алксандра»

Таблица №3: «Исследование фенотипов Куликовой Ирины и Куликова Игоря»

Проанализировав таблицы можно сразу сделать вывод о том, что Куликовы Игорь и Ира являются «Королевской двойней» , которая выдаёт свою дизиготность не только по половому различию, но и фенотипически они разные. Они отличаются цветом глаз, мочкой уха, зубами. Степень конкордантности близнецовой пары Сараевых велика. У них есть отличия в доминировании рук. У Саши доминирует правая рука , а у Вани левая. Почему? Изучив, дополнительно этот вопрос я выяснила, что мнозиготные близнецы могут быть разных типов и возможно Сараевы относятся к монохориальному типу.(Приложение №4) 

Первым признаком монохориальности являются разли чия в весе при рождении. Недостаток в использовании этого признака состоит в невозможности отличить монохори альных близнецов и близнецов, имевших трансфузионный синдром.

Вторым признаком является зеркаль ность близнецов по нескольким параметрам. Монозигот ные монохориальные близнецы демонстрируют разные виды зеркальности: ведущих рук (у одного ребенка ведущая рука правая, у другого - левая), врожденных отметин, закручивания волос, характеристик лица, отпечатков паль цев. Зеркальный эффект имеет место при делении зиготы на 8-й день после зачатия.

Все эти особенности встречаются и у близнецовой пары Сараевых, но вывод пока  не окончателен.

4.2.2. Дактилоскопические исследования

   Для точного определения характера зиготности я решила провести дактилоскопические исследования.

Дерматоглифика – наука, изучающая особенности пальцевых узоров,  которые наследуются и не изменяются с течением жизни. Известно, что существует три типа пальцевых узоров: петли ульнарные (U) и радиальные (R), арки (A), завитки (W). С целью изучения пальцевых узоров я провела дактилоскопический анализ, результаты которого представлены в таблице

№ 4, №5  приложении №5,№ 6.

Таблица № 4 «Дактилоскопический анализ пальцевых узоров Куликовых Ирины и Игоря»

Таблица № 5 «Дактилоскопический анализ пальцевых узоров Сараевых Ивана и Саши »

Проведённое мной исследование показало, что близнецы имеют высокую степень схожести пальцевых узоров, так как данная особенность обусловлена генетически.  Однако у близнецов Сараевых  пальцевые узоры обнаруживают наибольшее сходство? Но также видно зеркальность и в отпечатках пальцев

Специалисты считают, что при научно проведенном полисимптоматическом диагнозе сходства можно правильно определить близнецовый тип по меньшей мере в 96% случаев. Установление типа зиготности очень важно для  дальнейшего изучения и позволяет приступить к решению многочисленных  для науки проблем, например к изучению наследственности в заболеваниях или физических признаков здоровья. Знание своего близнецового типа представляет для близнецов не только моральную ценность, но может иметь чисто практическое значение. Например, при внезапно развившемся заболевании или при тяжелых несчастных случаях  однояйцевые близнецы могут без всякого риска помочь друг другу в качестве доноров.

4.2.3.  Психологические исследования личностных особенностей близнецов

С целью изучения влияния среды на проявление наследственных признаков, я провела психологические обследования наиболее интересной для меня близнецовой пары Сараев Иван и Сараев Саша.

Для выявления индивидуальных качеств обследуемых я провела тест «Опросник Айзенка» (см. приложение № 7). В ходе обследования выяснилось, что ребята имеют разные психологические особенности. Иван является экстравертом. Он  общителен, доверчив, импульсивен, активен  в поведении, более жизнерадостный. Этот ребёнок меньше подвержен эмоциональным срывам, не так зависим от расположения других людей, особенно взрослых. Следует отметить, что ответы Ивана не всегда были правдивы. Он старался показать себя с лучшей стороны. По темпераменту он является сангвиником, а согласно проведённому теппинг - тесту (Ильин, 1981 г) обладает ровным типом нервной системы. Саша обладает смешанным типом темперамента, у него проявляются черты как холерика, так и меланхолика. Он интроверт: более закрыт, труднее налаживает контакт с незнакомыми людьми, неуверен, застенчив. Зато  при контактах с близкими старается показать себя с лучшей стороны. Саша эмоционально неустойчив, раним, трудно справляется с отрицательными эмоциями. Обладает средне – слабым типом нервной системы.

Для исследования личностных особенностей детей им был предложен тест «Несуществующее животное. (Приложение № 8)   

Анализ теста показал, что близнецы имеют высокую самооценку и недовольны своим положением в обществе. В связи с этим проявляется тенденция к самоутверждению. Ваня склонен к размышлениям, более общителен, для него очень важно, что о нём думают окружающие. Очень часто пытается обратить на себя внимание. Саша склонен к тревожности, боязливости, скрытен. Саша не любит разглашать информацию о себе. Немного замкнут.

Близнецы склонны проявлять защитную агрессию. Являются ценителями эрудиции в себе и окружающих.

Я предложила анкету маме близнецов, так как в результате психологических исследований стало ясно, что, не смотря на физическое сходство, близнецы обнаруживают некоторые психологические отличия.  В чём причина этих отличий? (Приложение №9)

Анализ анкеты показал: По мнению мамы близнецов Сараевой Юлии Александровны близнецы имеют большое внешнее сходство, несмотря на то, что отличаются по весу. У них одновременно вылезли зубы, ходить начал первым Ваня. Говорить начали поздновато, но до этого общались между собой на «своём языке». Это говорит о том, что для близнецов характерна криптофазия (близнецовая речь).  Они не любят расставаться и всегда находятся вместе. Иногда могут, конечно, и повздорить. Сразу заметно, что близнецы привязаны друг к другу, учатся в одном классе, носят одинаковую одежду, но иногда могут одеться и по - разному. Они имеют одинаковые увлечения. У братьев конкуренция отсутствует. Они помогают друг другу, но не хотят один быть лучше другого, они союзники. Иван родился первым и ведёт себя как старший брат. Старается следить за братом, помогает. Мама часто говорит о том, что он старший и должен вести себя соответственно.

На основании полученных результатов исследования я пришла к выводу, что на наследование способностей и других свойств психики человека большое влияние оказывает воспитание и образование, поэтому психологические характеристики монозиготных близнецов могут отличаться.

Заключение

Весь окружающий нас мир живых систем организован и существует по определенным законам, на основе единых принципов, важнейшими из которых являются непрерывность и цикличность их развития. Человек как живая система и как компонент среды должен рассматриваться во взаимодействии с ней, поэтому при изучении его индивидуального развития важным звеном является познание его биологической и социальной сущности. Изучение, исследование особенностей близнецов, фенотипических и психических, даёт возможность генетике человека для более глубокого проникновения в природу закономерностей проявления индивидуальности человека, выявляет соотносительную роль наследственных и экзогенных факторов в формировании личностных особенностей человека.

В результате проведённых исследований я пришла к следующим выводам:

1. Степень конкордантности монозиготных близнецов выше, чем дизиготных.

2. Близнецы Куликовы являются дизиготными близнецами.

3. Близнецовая пара Сараевых  монозиготна ( монохориальна)

4. Определение типа зиготности необходимо для адекватной оценки влияния внешней среды на генотип, а так же имеет личностное значение.

5. Психологические характеристики монозиготных близнецов имеют свои индивидуальные особенности, так как на их проявление оказывает большое влияние воспитание и образование.

Список используемой литературы

1. Акимушкин И.И. Занимательная биология. М.: «Молодая гвардия», 1989
2. Ауэрбах Ш. Наследственность. Пер. с англ. М.: «Атомиздат», 1986
3. Биология. Энциклопедия для детей. Т. 2. – 3-е изд. перераб. и доп. – М.: «Аванта+», 1996
4. Дубинин Н.П. Общая генетика. М: «Наука», 1976
5. Иллингворт Р. «Здоровый ребенок» – глава 2. Пер. с англ.  М.: «Медицина», 1997
6. Киселева З.С., Мягкова А.Н. Генетика. Учебное пособие по факультативному курсу для учащихся 10 кл. М.: «Просвещение», 1991
7. Конюхов Б.В., Пашин Ю.В. Наследственность человека. М.: «Медицина», 1986