Любые изменения в структуре ДНК (в хромосомах или митохондриях) ведут к генетическому полиморфизму. Эти изменения могут быть качественными, если они обусловлены заменой или потерей нуклеотидов, либо количественными, если в определённом локусе варьирует число нуклеотидных повторов различной протяжённости. И те и другие варианты генетического полиморфизма встречаются как в смысловых (внутриэкзонных), так и в не-смысловых (внегенных или интронных) последовательностях молекулы ДНК.
Главной формой генетического полиморфизма является однонуклеотидный полиморфизм (ОНП). Под этим термином понимают варианты последовательностей ДНК у разных людей с вовлечением одной пары нуклеотидов . На данном рисунке представлены три фрагмента последовательностей от двух индивидов. В прямоугольниках выделены однонуклеотидные различия в геномных последовательностях. ОНП — наиболее общий источник вариаций между людьми. Эти вариации встречаются на протяжении всей ДНК (в экзонах, интронах. межгенных промежутках, повторах) и отражают прошлые мутации.
Секвенированием геномов или их частей разных людей установлено, что однонуклеотидные различия обнаруживаются на протяжении 1000—2000 нуклео-тидной длины. Это означает, что на всю длину генома (3,2 млрд пар нуклеотидов) должно быть 1,6—3,2 млн ОНП. К 2001 г. идентифицировано и картировано 1,42 млн ОНП. Расчёты показывают, что два человека на 99,9% идентичны по нуклеотидным последовательностям, т.е. только 0,1% различий по одному нуклеотиду создаёт такие огромные индивидуальные фенотипические вариации, которые легко видеть в любой группе индивидов.
Предполагают, что различия по одному основанию между определёнными отрезками геномов лежат не только в основе генных болезней (миссенс-мута-ции), но и в основе чувствительности к возбудителям или защиты от них, в основе приспособительных реакций и наследственного предрасположения к мультифакториальным болезням. К началу 2001 г. идентифицировано 60 000 ОНП в генах (их называют кодирующими ОНП). Это означает, что в генных последовательностях один кодирующий ОНП встречается в пределах 1080 пар нуклеотидов. Хотя информация об ОНП ещё не полная (основные сведения получены в последние 2 года), уже известно, что 93% генов содержат ОНП.
Главное использование карты ОНП — выяснение вклада индивидуальных генов в болезни комплексной (многофакторной) и полигенной природы. Сравнение частот определенных типов ОНП у пациентов и в контрольных группах позволяет идентифицировать ОНП, с которыми ассоциируется заболевание. Несмотря на большие перспективы, которые открываются для объяснения заболеваний человека с пониманием природы и размаха ОНП, необходимо помнить об опасности геномомании. Гены и геномы действуют не в вакууме. Среда не менее важна для биологии человека, чем гены. Карты ОНП при правильном использовании позволяют лучше понять роль природы (генотипа) и среды в широком понимании в развитии человека в целом и патологии в частности.
Выше были разобраны характеристики основной части генома человека, локализованного в хромосомах. Наряду с этим во всех клетках активно функционирует та часть генома, которая локализована в митохондриях. Имеются некоторые отличия в организации генома митохондрий по сравнению с хромосомным.