Независимое наследование. Законы Г. Менделя

Что самое сложное в генетических задачах? Для многих это не решение, а попытки понять условия задачи и не запутаться в гомозиготах, гетерозиготах, скрещиваниях и законах, которые там применяются.
В этой статье мы разберёмся с базовой базой всей генетики — законами Менделя и их применением.

Законы Менделя — это первые и главные закономерности наследования, которые сформулировал чешский монах Грегор Мендель. Он открыл их после многолетних экспериментов по скрещиванию гороха в монастырском саду.

Главное, что нужно знать из открытого Менделем, — одна гипотеза и три закона.

В каждую гамету попадает только один аллельный ген из пары аллелей родительского организма. Аллели не смешиваются.

Что это значит:

• В клетках большинства организмов диплоидный хромосомный набор — каждая хромосома присутствует в двух экземплярах, которые получены от каждого из родителей.
• Такие парные хромосомы, содержащие гены, которые отвечают за развитие одних и тех же признаков, называются гомологичными, а пара генов, которые расположены в этих хромосомах и отвечают за развитие одного признака, называются аллельными генами (аллелями).
• В половые клетки — гаметы, которые образуются у организма, попадает только одна гомологичная хромосома и один аллельный ген из пары, которая содержалась в клетках родителя.

При скрещивании двух разных чистых линий (гомозигот) всё потомство первого поколения будет единообразно по фенотипу и генотипу и похоже на одного из родителей.

Что это значит:

• В клетках могут содержаться аллельные гены, которые регулируют развитие взаимоисключающих признаков (карие и голубые глаза, белые или красные цветки).
• Проявится в таком случае только один из них — он будет называться доминантным, поскольку подавляет развитие противоположного признака. В задачах он всегда обозначается большой буквой (А).
• Подавляемый признак называется рецессивным и обозначается всегда маленькой буквой (а). Этот признак может проявиться, только если в другой хромосоме нет подавляющего доминантного аллельного гена (в обеих гомологичных хромосомах оба аллельных гена рецессивные).
• Если у организма аллельные гены по какому-то признаку одинаковые (неважно, доминантные или рецессивные), мы будем называть его гомозиготой по этому признаку (АА или аа), или чистой линией. Если разные — гетерозиготой (Аа).
• Если скрестить гомозиготу с доминантными генами (АА) и гомозиготу с рецессивными генами (аа), то они все будут гетерозиготами (Аа), но внешне будут иметь проявление доминантного признака.
• Мендель скрещивал горох с жёлтыми и зелёными семенами, и все гибриды имели жёлтые семена — проявление доминантного гена.

При скрещивании гетерозигот (потомков первого поколения) между собой, в потомстве наблюдается расщепление по генотипу 1:2:1, по фенотипу 3:1.

Что это значит:

• Если скрестить двух гетерозигот (Аа), то у каждого организма возможно образование двух типов гамет (с доминантным геном А и с рецессивным геном а).
• При слиянии разных гамет этих родительских организмов будут образовываться различные сочетания генов: если гамета с доминантным геном (А) одного родителя встретится с такой же гаметой (А) другого родителя, получится доминантная гомозигота (АА).
• Если гамета с доминантным геном (А) одного родителя встретится с гаметой с рецессивным геном (а), получится гетерозигота (Аа).
• При встрече двух гамет с рецессивным геном (аа) образуется рецессивная гомозигота (аа).
• При этом гетерозигот в потомстве будет больше всего — около 50%, и по 25% — доминантных (АА) и рецессивных (аа) гомозигот. Это называют расщеплением по генотипу 1:2:1 (1 часть доминантных гомозигот, 2 части гетерозигот и 1 часть рецессивных гомозигот).
• Но внешне доминантные гомозиготы (АА) и гетерозиготы (Аа) в большинстве случаев будут выглядеть одинаково, поскольку у них проявляется доминантный ген. Поэтому по фенотипу (совокупности признаков организма) будет расщепление 3:1 (3 части, или 75%, будут иметь проявление доминантного признака, а 1 часть, или 25%, будет иметь проявление рецессивного признака).
• Мендель скрестил между собой гибриды с жёлтыми семенами, полученные в первом поколении. Во втором поколении примерно у 75% растений проявился доминантный признак — жёлтая окраска семян, а у 25% — рецессивный признак, зелёная окраска.

С помощью расщепления можно проверить чистопородность животных или растений в случае, когда внешне они имеют проявление доминантного признака, а генотип нам неизвестен.

Для этого такой организм (который может иметь генотип либо АА, либо Аа), скрещивают с организмом, у которого проявлен рецессивный признак (как мы знаем, это всегда рецессивная гомозигота аа). Такое скрещивание называют анализирующим.

Если первый организм — доминантная гомозигота (АА), все потомки будут иметь проявление доминантного признака (в соответствии с первым законом Менделя — законом доминирования).

А если этот организм был гетерозиготой (Аа), то половина потомков будет иметь проявление рецессивного признака.

При скрещивании двух особей, отличающихся друг от друга по двум или более признакам, гены и соответствующие им признаки наследуются независимо друг от друга и комбинируются во всех возможных сочетаниях.

Что это значит:

• До этого мы учитывали только одну пару генов (А) — такое скрещивание называют моногибридным.
• Если учитываются две пары генов (А и В), это уже дигибридное скрещивание.
• В таком случае нужно помнить, что в гаметах будет содержаться по одному аллелю каждой пары генов (АВ).
• Если организм гомозиготен по обоим аллелям (ААВВ, ААbb или aabb), он будет образовывать только один тип гамет (АВ, Аb или ab соответственно). Такой организм называют дигомозиготой.
• Если организм гетерозиготен по обоим аллелям (АаВb), то он называется дигетерозиготой. Он будет образовывать четыре типа гамет (АВ, Аb, аВ или ab) — если аллельные гены находятся в разных хромосомах, которые распределяются между гаметами случайным образом.
• При скрещивании дигетерозиготных организмов будет наблюдаться расщепление и все возможные комбинации исходных признаков в соотношении 9:3:3:1 по фенотипу (больше всего особей с двумя доминантными признаками, немного меньше особей, у которых один признак доминантный, другой рецессивный, и совсем мало — с двумя рецессивными признаками.
• Мендель сначала скрестил чистые линии гороха с гладкими жёлтыми и сморщенными зелёными семенами. Всё первое поколение оказалось одинаковым — с гладкими жёлтыми семенами. Затем он скрестил эти дигетерозиготы между собой и во втором поколении получил четыре фенотипические группы: гладкие жёлтые, гладкие зелёные, сморщенные жёлтые и сморщенные зелёные семена — в соотношении 9:3:3:1.

Если гены в одной хромосоме, они наследуются сцепленно — в соответствии с хромосомной теорией наследования (законами Моргана).

О сцепленном наследовании можешь прочитать в статье «Сцепленное наследование. Законы Т. Моргана».

Три закона Менделя: закон доминирования, закон расщепления и закон независимого наследования — это база всей генетики.

Действие первого закона можно наблюдать при скрещивании гомозигот (чистых линий), действие второго закона — при скрещивании гетерозигот, а третий закон — при дигибридном скрещивании.

Теперь ты знаешь, что обозначают эти термины и можешь понимать условия и решать базовые задачи по генетике!