§ 22. «Два в одном»: от мамы и от папы

Определения и обозначения

Гомологичные хромосомы — парные хромосомы, одна из которых получена от матери, а другая от отца; они несут гены одних и тех же признаков. Это не обязательно полностью одинаковые хромосомы: варианты генов на них могут различаться. Понятие пары помогает понять, откуда в генотипе берётся наследственная информация обоих родителей.

Аллели — разные варианты одного и того же гена, расположенные в одинаковых участках гомологичных хромосом. Например, один вариант можно обозначить A, а другой — a. Буквенные обозначения позволяют коротко записывать наследственные варианты и разбирать, какие сочетания могут появиться у потомства.

Гомозигота и гетерозигота — организмы с одинаковыми аллелями данного гена, например AA или aa, и с разными аллелями, например Aa, соответственно. В первом случае обе версии гена совпадают, во втором — различаются. Такое деление нужно, чтобы описывать генотип и предсказывать возможное проявление признака.

Доминантный и рецессивный аллели — варианты гена, проявляющийся и обычно не проявляющийся в гетерозиготе соответственно. При полном доминировании в записи Aa признак определяет доминантный вариант, а рецессивный не виден. Эти термины описывают взаимодействие аллелей, а не то, насколько признак полезен или распространён.

Как это устроено

При оплодотворении организм получает от каждого родителя по одному набору хромосом. Это происходит потому, что яйцеклетка и сперматозоид несут по одному набору, а при их слиянии наборы объединяются. Поэтому хромосомы одной пары имеют разное происхождение: одну обычно передала мать, другую — отец. Так в клетках потомка соединяются две родительские линии наследственной информации.

Гомологичные хромосомы содержат гены одних и тех же признаков, но варианты этих генов — аллели — могут различаться. Так происходит потому, что у родителей могут быть разные наследственные варианты одного гена. Например, в одинаковом участке одной хромосомы может находиться A, а в соответствующем участке другой — a. Следовательно, пара хромосом несёт сведения о том же признаке, но эти сведения не обязаны быть идентичными.

При образовании половых клеток гомологичные хромосомы расходятся. В результате каждая гамета получает только одну хромосому из каждой пары, а значит, только один аллель каждого гена. Если организм имеет генотип Aa, часть гамет получит A, а часть — a. Это разделение объясняет, почему потомство может получить от одного родителя не оба его аллеля, а лишь один из них.

При слиянии гамет аллели от матери и отца снова оказываются в одной клетке. Каждый родитель передаёт гамете один аллель, поэтому после оплодотворения у потомка снова обычно есть пара аллелей данного гена. Их сочетание образует генотип по признаку: например, A от одного родителя и a от другого дают Aa. Генотип описывает наследственное сочетание, а не обязательно видимый признак.

Если аллели различны, проявление признака зависит от их взаимодействия. При полном доминировании в гетерозиготе Aa заметен доминантный аллель, поэтому организм проявляет соответствующий ему вариант признака. Рецессивный аллель при этом не уничтожается: он остаётся в генотипе и может попасть в гамету. Если потомок получит такой аллель от обоих родителей, сочетание aa позволит рецессивному признаку проявиться.

Сочетания аллелей и проявление признака при полном доминировании

Сначала найдите в записи два аллеля и определите, совпадают ли они: так устанавливают гомозиготность или гетерозиготность. Затем при полном доминировании проверьте, есть ли в генотипе доминантный аллель A. Если он есть, проявляется доминантный признак; рецессивный вариант проявляется при aa.

Разбор задач

Задача 1

Условно обозначим аллель гладких семян буквой A, а аллель морщинистых — a. Нужно определить тип организма с генотипом AA. Для этого не требуется знать внешний вид семян: достаточно сравнить аллели в записи.

1. Выписываем генотип: AA.
2. Сравниваем аллели: обе буквы одинаковы, значит, варианты гена совпадают.
3. Организм с двумя одинаковыми аллелями является гомозиготой.

Ответ: организм AA — гомозигота по данному гену. Поскольку оба аллеля обозначены A, это гомозигота с доминантными аллелями. Вывод относится только к рассматриваемому гену.

Задача 2

При полном доминировании A над a нужно определить генотипы и проявления признака у потомства от скрещивания Aa × aa. Один родитель гетерозиготен, а у второго оба аллеля рецессивные. Чтобы не пропустить сочетания, сначала выпишем, какие аллели могут попасть в гаметы.

1. Родитель Aa образует гаметы A и a, потому что каждая гамета получает один аллель.
2. Родитель aa образует только гаметы a: другого варианта у него нет.
3. Сочетаем варианты: A с a даёт Aa, а a с a — aa.

Ответ: возможны генотипы Aa и aa в равных долях, то есть 1:1. При полном доминировании Aa проявляет доминантный признак, а aa — рецессивный. Значит, и проявления признаков у потомства ожидаются в соотношении 1:1.

Задача 3

Скрещивают два гетерозиготных организма Aa × Aa, причём тёмная окраска A доминирует над светлой a. Требуется найти сочетания аллелей у потомства и отдельно сравнить проявления признака. Для этого рассматриваем все варианты гамет обоих родителей, а не только один возможный результат.

1. Каждый родитель образует гаметы A и a.
2. Составляем сочетания: AA, Aa, aA и aa; записи Aa и aA обозначают один и тот же генотип.
3. Объединяем одинаковые генотипы: получается один AA, два Aa и один aa.

Ответ: соотношение генотипов — 1 AA : 2 Aa : 1 aa. Тёмная окраска будет у AA и Aa, а светлая — только у aa. Поэтому соотношение проявлений признака составляет 3 тёмных : 1 светлый.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что оба аллеля одного гена организм получает от одного родителя. Обычно один аллель приходит от матери, второй — от отца, потому что каждый родитель передаёт гамету с одним набором хромосом. Путаница возникает, если не учитывать образование гамет и их слияние. Проверка: проследите отдельно, какой аллель мог передать каждый родитель.

Ошибка — путать аллель и ген, считая эти слова синонимами. Ген — участок наследственного материала, а аллель — один из вариантов этого участка. Их смешивают, потому что оба понятия связаны с наследованием одного признака. Проверка: спросите себя, обозначает ли слово участок или конкретный вариант гена.

Ошибка — называть генотип Aa гомозиготным. В нём аллели разные, поэтому это гетерозигота; гомозиготные записи — AA и aa. Ошибку часто вызывает внешнее сходство букв или невнимание к регистру. Проверка: сравните оба символа в генотипе, а не только название признака.

Ошибка — считать, что рецессивный аллель исчезает у гетерозиготы. При полном доминировании он обычно не проявляется в Aa, но сохраняется и может передаться потомству. Такую ошибку допускают, если смешивают отсутствие видимого признака с отсутствием наследственного варианта. Проверка: выясните, может ли аллель попасть в гамету и образовать у потомка сочетание aa.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания о хромосомах, генах, клеточном ядре и половых клетках. Она опирается на мейоз: при нём гомологичные хромосомы расходятся, поэтому гамета получает один аллель каждого гена. Оплодотворение объединяет гаметы и возвращает парное сочетание аллелей. Эти представления становятся основой для изучения закономерностей наследования и решения генетических задач.

Что запомнить

• В паре гомологичных хромосом одна хромосома обычно материнская, другая отцовская.
• Аллели одного гена занимают соответствующие участки гомологичных хромосом.
• Каждая гамета несёт только один аллель каждого гена.
• Генотип AA или aa — гомозиготный, генотип Aa — гетерозиготный.
• При полном доминировании доминантный аллель определяет признак гетерозиготы.
• Рецессивный аллель может передаваться потомству, даже если не проявляется у родителя.