"Биология (изд. "БИНОМ. Лаборатория знаний")", Беркинблит М.Б., Глаголев С.М. и др.
Генетика изучает, как признаки передаются от родителей потомству и почему организмы различаются. Основы этой науки заложил Грегор Мендель, проводивший контролируемые скрещивания гороха. Он установил: при скрещивании чистых линий гибриды первого поколения единообразны, а при их самоопылении во втором поколении проявляются оба варианта признака. Эти закономерности помогают объяснять наследование и решать задачи о потомстве.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Генетика — наука о закономерностях наследственности и изменчивости организмов. Она помогает выяснить, как признаки передаются от родителей детям и почему потомки не всегда полностью похожи друг на друга. Без этих понятий трудно объяснить результаты скрещиваний и предсказывать признаки потомства.
Наследственность — способность организмов передавать потомству свои признаки и особенности развития. Благодаря ей у потомков сохраняются черты родителей, например форма семян или окраска цветков. Это понятие нужно, чтобы отличать передачу признаков от случайного сходства.
Изменчивость — способность организмов приобретать различия между собой и отличия от родителей. Поэтому даже представители одного вида могут иметь разные варианты признаков. Изучение изменчивости позволяет понять, какие различия возникают и как они связаны с наследованием.
Гибридологический метод — изучение наследования признаков с помощью скрещивания организмов и анализа потомства. Исследователь выбирает родителей с известными различиями, контролирует опыление и сравнивает поколения. Такой метод позволил Менделю обнаружить закономерности, которые нельзя было увидеть по отдельным растениям.
Мендель выбрал для опытов горох не случайно. У него встречаются чётко различимые варианты признаков: например, жёлтые или зелёные семена, гладкие или морщинистые. Кроме того, горох обычно самоопыляется, но его можно опылить пыльцой другого выбранного растения; значит, исследователь мог точно установить происхождение потомства.
Чтобы начать опыт, Мендель получал чистые линии — растения, которые при самоопылении из поколения в поколение сохраняли один и тот же вариант признака. Затем он переносил пыльцу с растения одной линии на цветок растения другой линии, предварительно исключив нежелательное самоопыление. В таких опытах различали растения только по одному признаку, чтобы увидеть, как наследуется именно эта пара вариантов, а не запутаться в нескольких различиях сразу.
При скрещивании чистых линий, например с жёлтыми и зелёными семенами, все гибриды первого поколения имели одинаковую окраску. Признак, который проявляется у гибрида, называют доминантным; тот, который не виден, — рецессивным. Слово «доминантный» описывает только проявление признака в таком сочетании: оно не означает, что признак полезнее, сильнее или чаще встречается в природе.
Мендель позволил гибридам первого поколения самоопылиться и исследовал их потомков. Во втором поколении появились растения как с доминантным, так и с рецессивным вариантом, обычно примерно в соотношении три к одному. Значит, скрытый признак не исчез у гибридов: он сохранился и проявился у части потомства, когда наследственные факторы сочетались иначе.
Результаты первого скрещивания выражает закон единообразия гибридов первого поколения: при скрещивании чистых линий, различающихся альтернативными вариантами одного признака, все гибриды первого поколения одинаковы по его проявлению. Закон расщепления описывает появление обоих вариантов во втором поколении, обычно в отношении около 3:1 по внешнему признаку. Мендель объяснял это тем, что наследственные факторы передаются потомкам, хотя один вариант может быть скрыт в гибриде; соотношение признаков не следует путать с соотношением самих факторов.
| Этап скрещивания | Родительские растения | Признаки родителей | Результат у потомства | Вывод |
|---|---|---|---|---|
| Исходные чистые линии | Растения каждой линии | Каждая линия сохраняет один вариант признака | При самоопылении вариант не меняется | Можно использовать линии с устойчивыми признаками |
| Скрещивание родительских растений | Две чистые линии | Альтернативные варианты одного признака | Получают гибридные семена | Происхождение потомства контролируется |
| Первое поколение гибридов | Гибридные растения | Унаследованные варианты различаются | Проявляется один, доминантный, признак | Гибриды первого поколения единообразны |
| Самоопыление гибридов первого поколения | Гибриды первого поколения | У всех внешне виден доминантный вариант | Образуются семена следующего поколения | Скрытый вариант может передаваться дальше |
| Второе поколение гибридов | Потомки гибридов | Проявляются оба варианта признака | Обычно около трёх с доминантным на одного с рецессивным | Наблюдается расщепление около 3:1 |
Читайте таблицу сверху вниз: каждый этап показывает, что делали с растениями и что наблюдали у потомков. Сравнение первого и второго поколений помогает заметить, что единообразие гибридов не означает исчезновения скрытого варианта. Соотношение 3:1 относится к проявлению признака во втором поколении.
Условие. Скрестили чистые линии гороха с жёлтыми и зелёными семенами; жёлтая окраска доминирует. Требуется определить цвет семян гибридов первого поколения. Поскольку родительские линии чистые, каждая передаёт потомству свой устойчивый вариант окраски.
Ответ. Все гибриды первого поколения будут иметь жёлтые семена. Это не означает, что зелёный вариант исчез: он не проявляется у этих гибридов, но может передаться следующему поколению.
Условие. Гибриды первого поколения с жёлтыми семенами самоопылили. Нужно указать ожидаемое соотношение жёлтых и зелёных семян во втором поколении. Считать только внешний вид недостаточно: важно помнить, что у гибридов скрыт рецессивный вариант.
Ответ. Ожидаемое фенотипическое соотношение — примерно 3:1 в пользу жёлтых семян. Это соотношение признаков, а не запись о том, сколько наследственных факторов приходится на каждый вариант.
Условие. У двух растений с жёлтыми семенами в потомстве появились зелёные. Требуется объяснить результат и назвать ожидаемое расщепление. Сам цвет родителей ещё не доказывает, что каждый из них относится к чистой линии: жёлтая окраска может скрывать рецессивный вариант.
Ответ. Зелёный признак проявился, потому что потомок получил рецессивный вариант от обоих родителей. Ожидаемое расщепление — около 3:1 по фенотипу; фактическое число семян может отличаться, особенно если потомков мало.
Ошибка: считать, что рецессивный признак исчез, если его нет у гибридов первого поколения. Его временное отсутствие во внешнем проявлении не доказывает утрату: во втором поколении он может появиться снова. Проверка: сравните, есть ли этот вариант среди потомков после самоопыления гибридов.
Ошибка: понимать доминантность как «более сильный», полезный или распространённый признак. Так думают из-за бытового значения слова, но в генетике оно указывает лишь на то, какой признак проявляется у гибрида. Проверка: определяйте доминантный вариант по результату скрещивания, а не по его ценности или частоте.
Ошибка: смешивать расщепление признаков 3:1 с соотношением наследственных факторов. Первое описывает видимые варианты у потомков, а не число или состав факторов. Проверка: уточните, о чём говорит задача — о проявлении признака или о наследственной основе.
Ошибка: ожидать точного отношения 3:1 в любой небольшой группе потомков. Это закономерное ожидаемое соотношение, но отдельные результаты могут случайно отклоняться от него. Проверка: учитывайте размер группы и формулируйте вывод как «примерно 3:1», а не как гарантию для каждой выборки.
Для понимания наследования нужно знать, что потомки получают наследственные особенности от родителей, а особи одного вида могут различаться по признакам. Именно сочетание сходства и различий стало основой вопросов, которыми занимался Мендель. Позже изучение закономерностей наследования приводит к понятиям генотипа, генов и аллелей. Знание законов Менделя помогает разбирать задачи о вероятных признаках потомства.
Что изучает генетика?
Генетика изучает закономерности наследственности и изменчивости организмов. Она помогает понять, как признаки передаются потомству и почему особи различаются.
Почему Мендель проводил опыты на горохе?
У гороха есть хорошо различимые варианты признаков, например жёлтые и зелёные семена. Кроме того, его легко опылять контролируемо: можно выбрать родителей и не допустить случайного опыления.
Чем доминантный признак отличается от рецессивного?
Доминантный признак проявляется у гибридов первого поколения при скрещивании чистых линий с разными вариантами признака. Рецессивный в этом поколении не виден, но сохраняется и может проявиться у потомков.
Почему во втором поколении снова появляется признак, отсутствовавший в первом?
Гибриды первого поколения сохраняют наследственный фактор рецессивного признака, хотя внешне он не проявляется. При образовании потомства факторы распределяются так, что часть потомков получает рецессивный вариант от обоих родителей.
Что означает расщепление 3:1?
Это ожидаемое соотношение потомков с доминантным и рецессивным проявлением признака во втором поколении моногибридного скрещивания. На каждые три особи с доминантным признаком приходится примерно одна с рецессивным.
§ 22. Генетика — наука о закономерностях наследственности и изменчивости. Открытие основных законов наследования признаков Г. Менделем
