Закони незалежного успадкування ознак. Закони менделя. Генетика

В результаті досліджень вчених К. Корренса, Г. де Фріза, Е. Чермака в 1900 році були "перевідкриття" закони генетики, сформульовані ще в 1865 році родоначальником науки спадковості - Грегором Менделем. У своїх дослідах натураліст застосував гибридологический метод, завдяки якому були сформульовані принципи спадкування ознак і деяких властивостей організмів. У даній статті ми розглянемо основні закономірності передачі спадковості, що вивчаються генетиком.

Г. Мендель і його дослідження

Застосування гибридологического методу дозволило вченому встановити ряд закономірностей, згодом названих законами Менделя. Наприклад, їм було сформульовано правило одноманітності гібридів першого покоління (Перший закон Менделя). Він вказував на факт прояви у гібридів F₁ тільки однієї ознаки, контрольованого домінантним геном. Так, при схрещуванні рослин посівного гороху, сорти якого розрізнялися кольором насіння (жовті й зелені), все гібриди першого покоління мали тільки жовте забарвлення насіння. Більш того, всі ці особи мали також і однаковий генотип (були гетерозиготами).

Відео: Урок біології №20. Грегор Мендель і його Перший закон

закон розщеплення

Продовжуючи схрещувати між собою особини, взяті з гібридів першого покоління, Мендель отримав в F₂ розщеплення ознак. Іншими словами, фенотипически були виявлені рослини з рецесивним алеллю досліджуваної ознаки (зеленим забарвленням насіння) в кількості однієї третини від усіх гібридів. Таким чином, встановлені закони незалежного успадкування ознак дозволили Менделя простежити механізм передачі як домінантних, так і рецесивних генів в декількох поколіннях гібридів.

Ді-і полігібридне схрещування

У наступних експериментах Мендель ускладнив умови їх проведення. Тепер, для схрещування бралися рослини, що відрізняються як двома, так і великою кількістю пар альтернативних ознак. Вчений простежив принципи спадкування домінантних і рецесивних генів і отримав результати розщеплення, які можна уявити загальною формулою (3: 1)ⁿ, де n - кількостей пар альтернативних ознак, якими відрізняються батьківські особини. Так, для дигибридного схрещування розщеплення за фенотипом у гібридів другого покоління буде мати вигляд: (3: 1)²= 9: 6: 1 або 9: 3: 3: 1. Тобто у гібридів другого покоління можна спостерігати чотири види фенотипів: рослини з жовтими гладкими (9/16 частин), з жовтими зморшкуватими (3/16), з зеленими гладкими (3/16) і з зеленими зморшкуватими насінням (1/16 частина ). Таким чином, закони незалежного успадкування ознак отримали своє математичне підтвердження, і полігібридне схрещування стали розглядати як кілька моногібрідних - «накладаються» один на одного.

види спадкування

У генетиці присутні кілька типів передачі ознак і властивостей від батьків до дітей. Головним критерієм тут служить форма контролю ознаки, що здійснюється або одним геном - моногенне спадкування, або декількома - полигенное успадкування. Раніше ми розглянули закони незалежного успадкування ознак для моно- і дигибридного схрещування, а саме перший, другий і третій закон Менделя. Зараз ми розглянемо таку форму, як зчеплене успадкування. Його теоретичну основу представляє теорія Томаса Моргана, названа хромосомної. Учений довів, що поряд з ознаками, що передаються потомству незалежно, існують такі види спадкування, як аутосомное і пов`язане з підлогою зчеплення.

У цих випадках кілька ознак у однієї особини успадковуються разом, так як контролюються генами, локалізованими в одній хромосомі і розташованими в ній поряд - один за одним. Вони утворюють групи зчеплення, кількість яких дорівнює гаплоїдному набору хромосом. Наприклад, у людини каріотип складає 46 хромосом, що відповідає 23 груп зчеплення. Було встановлено, що чим менше відстань між генами в хромосомі, тим рідше між ними виникає процес кросинговеру, який призводить до явища спадкової мінливості.

Як успадковуються гени, локалізовані в Х-хромосомі

Продовжимо вивчати закономірності успадкування, що підкоряються хромосомної теорії Моргана. Генетичними дослідженнями було встановлено, що як у людини, так і у тварин (риб, птахів, ссавців) присутня група ознак, на механізм успадкування яких впливає стать особини. Наприклад, забарвлення шерсті у кішок, кольоровий зір і згортання крові у людини контролюються генами, розташованими в статевий Х-хромосомі. Так дефекти відповідних генів у людини фенотипически проявляються в формі спадкових захворювань, званих генними. До них відносяться гемофілія і дальтонізм. Відкриття Г. Менделя і Т. Моргана дозволили застосовувати закони генетики в таких найважливіших областях людського суспільства, як медицина, сільське господарство, селекція тварин, рослин і мікроорганізмів.

Взаємозв`язок між генами і обумовленими ними властивостями

Завдяки сучасним генетичним дослідженням, було встановлено, що закони незалежного успадкування ознак підлягають подальшому розширенню, так як відношення «1 ген - 1 ознака», що лежить в їх основі, не є універсальним. У науці стали відомі випадки множинного дії генів, а також взаємодії неалелльних їх форм. До таких видів відноситься епистаз, компліментарність, полімерія. Так було встановлено, що кількість пігменту шкіри мелатоніну, що відповідає за її колір, контролюється цілою групою спадкових задатків. Чим більше в генотипі людини домінантних генів, що відповідають за синтез пігменту, тим темніше шкіра. Цей приклад ілюструє така взаємодія, як полімерія. У рослин дана форма успадкування властива видам родини злакових, у яких забарвлення зернівки контролюється групою полімерних генів.

Відео: Дигибридное схрещування. Закон незалежного успадкування ознак

Таким чином, у кожного організму генотип представлений цілісною системою. Вона сформувалася в результаті історичного розвитку біологічного виду - філогенезу. Стан більшості ознак і властивостей особи - це результат взаємодії генів, як алельних, так і неалельних, а самі вони можуть впливати на розвиток відразу декількох ознак організму.