§ 32. Решение генетических задач

Определения и обозначения

Генотип — совокупность генов организма; в задаче его записывают буквенными обозначениями аллелей, например Aa. Заглавной буквой обычно обозначают доминантный аллель, строчной — рецессивный. Такая запись помогает определить, какие аллели организм может передать потомству.

Фенотип — совокупность наблюдаемых признаков организма, например окраска семян или форма листьев. При решении задачи его сопоставляют с возможными генотипами. Это нужно, чтобы перейти от буквенной записи потомка к ответу о том, какой признак он проявит.

Гамета — половая клетка, несущая по одному аллелю каждого гена. При её образовании аллели одной пары расходятся, поэтому организм Aa образует гаметы A и a. Состав гамет показывает, какие варианты наследственной информации могут получить потомки от каждого родителя.

Доминантный и рецессивный аллели — варианты одного гена, различающиеся проявлением в фенотипе. Доминантный аллель проявляется у гетерозиготы, а рецессивный обычно заметен только в гомозиготе. Различие важно, чтобы правильно определить признак по генотипу: при полном доминировании и AA, и Aa дают доминантный фенотип.

Как это устроено

Сначала условие переводят в генетическую запись: выделяют изучаемые признаки и обозначают соответствующие аллели. Затем определяют, какой аллель доминантный, если это известно из условия, и фиксируют обозначения, например A — жёлтая окраска, a — зелёная. Такой порядок не даёт перепутать буквы и позволяет понять, какие генотипы соответствуют описанным признакам. Если тип доминирования не указан, его нельзя просто додумывать: следует опираться на данные задачи.

До определения потомков записывают генотипы родителей и возможные гаметы. Причина в том, что потомок получает один аллель каждого гена от каждого родителя, а состав этих аллелей зависит от родительского генотипа. Гомозигота AA образует гаметы только с A, тогда как гетерозигота Aa — с A или a. Если начать с потомков, не определив гаметы, легко пропустить варианты скрещивания или приписать родителю невозможную гамету.

Чтобы найти генотипы потомков, соединяют возможные гаметы родителей. Это можно сделать списком сочетаний или решёткой Пеннета: гаметы одного родителя записывают сверху, другого — сбоку, а в клетках объединяют аллели. Каждая клетка соответствует одному возможному варианту оплодотворения при равной вероятности гамет. Перебор нужен, чтобы учесть все сочетания, а не только первое, которое приходит в голову.

После записи генотипов для каждого сочетания устанавливают фенотип. При полном доминировании генотипы AA и Aa проявляют доминантный признак, а aa — рецессивный; при неполном доминировании гетерозигота может иметь промежуточный признак. Затем считают, сколько раз встретился каждый генотип или фенотип, и записывают доли либо соотношение. Это разделяет два разных ответа: генотипический показывает наборы аллелей, фенотипический — проявившиеся признаки.

В задачах на два признака для каждого гена отдельно рассматривают пару аллелей, а затем объединяют варианты в гаметы. Например, у AaBb при независимом наследовании возможны AB, Ab, aB и ab: в гамету входит по одному аллелю каждого гена. Гены наследуются независимо, если аллели одной пары распределяются в гаметы независимо от аллелей другой пары; это должно соответствовать условию. Если независимость не дана или говорится о сцеплении, нельзя автоматически использовать стандартное соотношение для дигибридного скрещивания.

Основные шаги решения генетической задачи

Используй таблицу как маршрут: переходи к следующему этапу только после того, как записал предыдущий. В конце проверь, что каждому сочетанию гамет соответствует генотип потомка и что подсчитаны все варианты.

Разбор задач

Одно скрещивание при полном доминировании

У гороха жёлтая окраска семян доминирует над зелёной. Скрестили гетерозиготное растение с растением с зелёными семенами. Нужно определить генотипы и фенотипы потомства.

1. Обозначим A — жёлтая окраска, a — зелёная. Гетерозигота имеет генотип Aa, а растение с рецессивным признаком — aa.
2. Первый родитель образует гаметы A и a, второй — только a. Записываем все сочетания: Aa и aa.
3. У половины потомков генотип Aa, у половины — aa. У Aa семена жёлтые, у aa — зелёные.

Ответ: генотипы потомства Aa и aa в соотношении 1:1; фенотипы — жёлтые и зелёные семена в соотношении 1:1.

Неполное доминирование

При скрещивании растений с красными и белыми цветками у потомков наблюдаются розовые цветки. Нужно определить генотипы родителей и соотношение окраски при скрещивании двух розовых растений.

1. Промежуточный признак указывает на неполное доминирование: розовый цвет проявляется у гетерозиготы. Обозначим аллели как R и r: красные растения RR, белые rr, розовые Rr.
2. Поэтому исходное скрещивание красного и белого растений — RR × rr, оно даёт Rr. Для второго скрещивания записываем Rr × Rr; каждый родитель образует гаметы R и r.
3. Сочетания дают RR, Rr, Rr и rr. При неполном доминировании эти генотипы соответствуют красным, розовым, розовым и белым цветкам.

Ответ: родители второго скрещивания имеют генотипы Rr и Rr; ожидаемое соотношение красных, розовых и белых цветков — 1:2:1.

Дигибридное скрещивание

У растения высокие стебли доминируют над низкими, а гладкие семена — над морщинистыми. Скрестили дигетерозиготные растения, гены наследуются независимо. Требуется найти соотношение фенотипов потомства.

1. Обозначим A — высокий стебель, a — низкий, B — гладкие семена, b — морщинистые. Оба родителя дигетерозиготны: AaBb × AaBb.
2. Каждый родитель образует четыре типа гамет: AB, Ab, aB и ab. Это следует из независимого распределения аллелей двух генов в гаметы.
3. Для признака высоты скрещивание Aa × Aa даёт ¾ высоких и ¼ низких растений; для формы семян Bb × Bb — ¾ гладких и ¼ морщинистых. Независимость позволяет перемножить доли: высокие гладкие — 9/16, высокие морщинистые — 3/16, низкие гладкие — 3/16, низкие морщинистые — 1/16.

Ответ: фенотипическое соотношение высоких гладких, высоких морщинистых, низких гладких и низких морщинистых растений равно 9:3:3:1.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что доминантный признак обязательно встречается чаще. Доминантность описывает проявление аллеля у гетерозиготы, а не его распространённость в популяции. Проверка: отдели вопрос о том, какой признак проявится у Aa, от вопроса о частоте этого признака среди потомков.

Ошибка: записывать в гамету оба аллеля одной пары, например Aa. Так делают, перенося в гамету весь генотип, но при её образовании аллели пары расходятся. Проверка: в каждой гамете должен быть один аллель каждого гена; для Aa это A или a.

Ошибка: определять фенотип потомства по одному возможному генотипу. Такой ответ пропускает другие сочетания гамет и искажает доли признаков. Проверка: перебери все клетки решётки или все сочетания гамет, а затем сгруппируй генотипы по фенотипам.

Ошибка: применять соотношение независимого наследования, не проверив условие. Стандартное соотношение для двух признаков предполагает независимое наследование генов, а оно может быть не задано. Проверка: найди в условии указание на независимость; если его нет, не делай это предположение автоматически.

Связь с другими темами

Для решения задач нужны понятия гена и аллеля, а также различие между гомозиготой и гетерозиготой. Нужно знать и правило образования гамет: они получают по одному аллелю каждого гена. Без этих основ нельзя обоснованно записать гаметы и предсказать сочетания аллелей у потомства.

Навык решения задач помогает разбирать закономерности наследования и оценивать, какие признаки могут появиться у потомков. Он пригодится и при изучении наследования, сцепленного с полом, где учитывают расположение генов в половых хромосомах. При анализе родословных те же генетические обозначения помогают проверять возможные генотипы членов семьи.

Что запомнить

• Начинай решение с обозначения признаков и аллелей.
• Для каждого родителя сначала запиши генотип, затем возможные гаметы.
• Гамета несёт по одному аллелю каждого гена.
• Потомки образуются при сочетании гамет родителей.
• Фенотипическое соотношение определяют по генотипам потомков.
• При дигибридном скрещивании независимое наследование учитывают только при соответствующем условии.