"Биология", Пасечник В.В., Каменский А.А., Швецов Г.Г. / Под ред. Пасечника В.В.
Закономерности наследования описывают, как признаки родителей передаются потомству. Их выявил Грегор Мендель, скрещивая растения и сравнивая признаки нескольких поколений. Эти правила помогают предсказывать возможные генотипы и фенотипы потомков — то есть их наследственные наборы и наблюдаемые признаки. Главное: результат зависит от сочетания аллелей, а для независимого наследования важно расположение генов и характер их взаимодействия.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Гибридологический метод — скрещивание организмов, отличающихся по определённым признакам, и анализ этих признаков у потомства. Иными словами, исследователь сравнивает родителей и несколько поколений их потомков. Метод помог Менделю обнаружить закономерности наследования, потому что признаки можно было проследить и посчитать.
Аллель — одна из альтернативных форм одного гена, определяющая вариант признака. Например, у растения могут быть аллели, связанные с высоким и низким стеблем. Обозначения аллелей нужны, чтобы кратко записывать наследственные сочетания и прослеживать их передачу потомству.
Доминантный признак — признак, проявляющийся у гибрида при наличии доминантного и рецессивного аллелей. Обычно доминантный аллель обозначают заглавной буквой, например A, а соответствующий рецессивный — строчной, a. Такое обозначение помогает понять, какой признак будет виден у гетерозиготы Aa.
Рецессивный признак — признак, проявляющийся только при наличии двух рецессивных аллелей. Поэтому его обычно наблюдают у организма с генотипом aa, но не у Aa. Это различие позволяет предсказывать, когда скрытый у гибрида вариант может снова проявиться в потомстве.
Мендель использовал чистые линии — организмы, которые при самоопылении давали потомство с тем же признаком. Благодаря этому он знал, какие варианты признака несут родители, и мог связать отличия потомков именно с их скрещиванием. Он изучал отдельные пары альтернативных признаков, например жёлтые и зелёные семена, чтобы не смешивать результаты нескольких наследственных различий.
В генетических схемах родительское поколение обозначают P, а гибридов — F₁ и F₂; буква G указывает на гаметы, то есть половые клетки. Генотип записывают буквами аллелей, например AA, Aa или aa, а фенотип описывают словами: высокий или низкий стебель. При записи важно показать, какие гаметы образует каждый родитель: так видно, какие сочетания аллелей возможны у потомков.
Если скрестить две чистые линии AA и aa, первая образует гаметы только с A, а вторая — только с a. Поэтому каждый потомок получает сочетание Aa, а не разные варианты аллелей. При полном доминировании у всех гибридов проявляется доминантный признак — это закон единообразия первого поколения.
При скрещивании гибридов Aa × Aa каждый родитель образует два типа гамет: A и a. При их сочетании возникают генотипы AA, Aa, Aa и aa, то есть соотношение 1:2:1. Доминантный фенотип будет у AA и Aa, а рецессивный — только у aa; поэтому фенотипическое расщепление составляет 3:1, а генотипическое — 1:2:1.
При дигибридном скрещивании рассматривают сразу две пары признаков, например окраску и форму семян. Если гены наследуются независимо, дигетерозигота AaBb образует четыре типа гамет: AB, Ab, aB и ab; их случайное сочетание даёт в F₂ соотношение фенотипов 9:3:3:1. Для этого результата нужны независимое наследование генов, полное доминирование и образование большого числа потомков, среди которых можно увидеть ожидаемые доли.
| Свойство | Первый закон Менделя | Второй закон Менделя | Третий закон Менделя |
|---|---|---|---|
| Название закона | Единообразие гибридов первого поколения | Расщепление признаков во втором поколении | Независимое наследование признаков |
| Тип скрещивания | AA × aa | Aa × Aa | AaBb × AaBb |
| Основной результат | Все F₁ имеют генотип Aa | В F₂ появляются доминантный и рецессивный фенотипы | Комбинации двух пар признаков возникают независимо |
| Соотношение фенотипов | Все потомки одинаковы | 3:1 | 9:3:3:1 |
| Соотношение генотипов | Все Aa | 1:2:1 | 1:2:1:1:2:1:1:2:1 |
| Условия проявления закономерности | Чистые линии, один признак, полное доминирование | Скрещивание гетерозигот, полное доминирование | Гены наследуются независимо, доминирование полное |
Сначала найдите в таблице тип скрещивания, подходящий к условию задачи, а затем выберите нужный результат — генотипическое или фенотипическое соотношение. Эти закономерности описывают разные ситуации, поэтому одного совпадения признаков недостаточно для выбора закона. Проверьте, выполняются ли указанные условия скрещивания.
Условие: жёлтая окраска семян гороха доминирует над зелёной; скрещивают чистые линии. Обозначим жёлтый аллель A, зелёный — a. Требуется найти генотипы и фенотипы потомства, поэтому сначала запишем генотипы родителей, а затем возможные гаметы.
Ответ: P: AA × aa; F₁: 100% Aa, все семена жёлтые. Это пример единообразия гибридов первого поколения при скрещивании чистых линий.
Условие: высокий стебель доминирует над низким, а среди потомков двух высоких растений 75% высоких и 25% низких. Обозначим аллель высокого стебля A, низкого — a. Появление низких растений означает, что оба родителя могли передать рецессивный аллель.
Ответ: родители — Aa и Aa; потомство — 25% AA, 50% Aa и 25% aa. По фенотипу это 75% высоких и 25% низких растений.
Условие: жёлтые гладкие семена доминируют над зелёными морщинистыми; скрещивают два дигетерозиготных растения. Обозначим окраску буквами A и a, форму — B и b: A — жёлтая, a — зелёная, B — гладкая, b — морщинистая. Генотипы родителей — AaBb, поэтому каждый несёт по два варианта аллеля для каждой пары признаков.
Ответ: 9/16 жёлтых гладких, 3/16 жёлтых морщинистых, 3/16 зелёных гладких и 1/16 зелёных морщинистых семян. Результат предполагает, что гены наследуются независимо.
Путать генотип и фенотип — значит принимать запись аллелей за внешний признак или наоборот. Такая ошибка возникает потому, что генотип влияет на фенотип, но не всегда однозначно его определяет: высокий стебель может соответствовать AA или Aa. Проверяйте себя: генотип записан буквами, а фенотип назван словами.
Считать, что доминантный признак обязательно встречается чаще, неверно: доминирование описывает проявление аллеля у гетерозиготы, а не его распространённость в популяции. Путаница возникает из-за бытового значения слова «доминантный». Чтобы проверить себя, отделите вопрос о том, какой признак виден у Aa, от вопроса о частоте аллеля среди организмов.
Запись Aa как одного доминантного аллеля без рецессивного — ошибка: гетерозигота содержит оба аллеля, хотя проявляется только один признак. Если забыть a, нельзя правильно определить гаметы и объяснить появление рецессивного потомка. Перечитайте запись генотипа и выпишите каждый возможный аллель в гаметы.
Применять соотношение 9:3:3:1 к любому скрещиванию нельзя: оно подходит для определённого дигибридного скрещивания при независимом наследовании и полном доминировании. Это соотношение запоминают отдельно от условий и потому используют автоматически. Перед решением проверьте число пар признаков, генотипы родителей и то, не сцеплены ли гены.
Для понимания наследования нужны знания о клетке, хромосомах и генах, а также о том, как при мейозе образуются гаметы с одним аллелем каждого гена. Эти знания объясняют, откуда берутся сочетания аллелей у потомства. Закономерности Менделя служат основой для изучения сцепленного наследования и наследственных заболеваний.
В селекции растений и животных принципы наследования помогают подбирать родительские организмы и оценивать вероятные признаки потомства. Однако реальные результаты могут зависеть от взаимодействия генов и других факторов. Поэтому при решении задач нужно учитывать условия конкретного скрещивания.
Почему рецессивный признак исчезает у гибридов первого поколения?
У гибрида первого поколения обычно есть доминантный и рецессивный аллели. Доминантный аллель определяет проявление признака, поэтому рецессивный вариант не виден, хотя его аллель сохраняется и может передаться потомству.
Чем отличаются генотип и фенотип?
Генотип — сочетание аллелей организма, например Aa. Фенотип — наблюдаемое проявление признака, например высокий стебель; один и тот же фенотип иногда соответствует разным генотипам.
Почему во втором поколении появляется расщепление признаков?
Гибриды первого поколения образуют гаметы с разными аллелями. При их случайном сочетании у потомков возникают разные генотипы, поэтому проявляется и рецессивный признак.
Как определить, является ли организм гомозиготой или гетерозиготой?
По одному доминантному фенотипу это обычно определить нельзя: генотип может быть AA или Aa. Организм скрещивают с гомозиготным рецессивным; появление рецессивных потомков указывает, что проверяемая особь гетерозиготна.
Когда нельзя применять соотношение 9:3:3:1?
Оно подходит для скрещивания двух дигетерозигот при независимом наследовании генов и полном доминировании. Его нельзя автоматически использовать, если гены сцеплены, проявляется неполное доминирование или условия скрещивания отличаются.
§ 17. Закономерности наследования
