§ 18. Решение генетических задач

Определения и обозначения

Аллель — один из вариантов гена. Доминантный аллель обозначают заглавной буквой, например A, а рецессивный — строчной, a. Такое обозначение позволяет кратко записывать, какие варианты признака получил организм.

Генотип — совокупность аллелей организма по рассматриваемому признаку. Записи AA и aa обозначают гомозиготы, а Aa — гетерозиготу. По генотипу определяют, какие гаметы может образовать организм.

Фенотип — признаки, которые проявляются у организма и могут наблюдаться или измеряться. При полном доминировании генотипы AA и Aa имеют одинаковый доминантный фенотип, потому что одного доминантного аллеля достаточно для его проявления. Рецессивный фенотип проявляется только у aa.

Гамета — половая клетка, содержащая один аллель из каждой пары. Организм AA образует гаметы только с A, aa — только с a, а Aa — с A и a. Типы гамет записывают после буквы G, например G: A, a.

Как это устроено

Сначала из условия выделяют признак и его варианты: например, жёлтые и зелёные семена. Затем определяют, какой вариант доминирует, и выбирают букву; доминантный аллель записывают заглавной, рецессивный — строчной. Это нужно сделать до составления схемы, иначе одинаковые буквы могут обозначать разные признаки и привести к неверному ответу.

Генетическую схему начинают с родителей: P: Aa × Aa. Следующей строкой записывают гаметы каждого родителя: G: A, a. После этого указывают потомство F₁ и перечисляют получившиеся генотипы. Такая последовательность отделяет исходные данные от результатов скрещивания и помогает не пропустить этапы рассуждения.

При образовании гамет две копии гена расходятся в разные половые клетки, поэтому гамета получает только один аллель пары. У гетерозиготы Aa половина гамет несёт A, а половина — a, если учитывать большое число потомков. Благодаря этому при скрещивании объединяются разные варианты отца и матери, и можно предсказать возможные генотипы потомков.

Для систематического подсчёта используют решётку Пеннета: гаметы одного родителя записывают сверху, другого — сбоку, а в клетках объединяют их аллели. Затем одинаковые генотипы считают вместе и находят их соотношение. Фенотипы определяют после этого: при полном доминировании AA и Aa относят к доминантному классу, а aa — к рецессивному.

Проверка начинается с сопоставления ответа с условием: указаны ли все требуемые генотипы, фенотипы и соотношения. Число сочетаний в решётке должно соответствовать числу типов гамет обоих родителей, а доли потомков — складываться в целое. Для моногибридного скрещивания Aa × Aa ожидаемы соотношения 1:2:1 по генотипам и 3:1 по фенотипам.

Обозначения и последовательность записи генетической задачи

Пользуйтесь таблицей как коротким планом решения: сначала определите родителей, затем их гаметы и только после этого составьте потомство. В последней строке отдельно запишите соотношение генотипов и соотношение фенотипов. Если неизвестен один генотип, сначала найдите его по данным условия задачи.

Разбор задач

Задача 1

У гороха жёлтая окраска семян доминирует над зелёной. Скрестили два гетерозиготных растения. Нужно найти генотипы и фенотипы потомства, поэтому обозначим жёлтый аллель A, а зелёный — a.

1. Родители: P: Aa × Aa.
2. Каждый родитель образует гаметы A и a: G: A, a.
3. Сочетания дают AA, Aa, Aa и aa.
4. Генотипическое соотношение равно 1AA : 2Aa : 1aa, а фенотипическое — 3 жёлтых : 1 зелёный.

Ответ: 25% потомков имеют AA, 50% — Aa, 25% — aa. Жёлтые семена составляют 75%, зелёные — 25%.

Задача 2

Доминантный фенотип имеет неизвестный генотип, а рецессивный организм обозначим aa. Появление в потомстве обоих фенотипов означает, что неизвестный родитель передал рецессивный аллель некоторым гаметам.

1. Записываем скрещивание: P: A? × aa, где A? — неизвестный генотип.
2. Если бы неизвестный родитель был AA, все потомки получили бы A от него и имели бы доминантный фенотип.
3. Раз появились рецессивные потомки aa, неизвестный родитель должен передавать a.
4. Следовательно, его генотип Aa; скрещивание имеет вид Aa × aa и даёт 1Aa : 1aa.

Ответ: неизвестный родитель — гетерозигота Aa. Это пример анализирующего скрещивания.

Задача 3

Пусть два независимых признака определяются парами A и a, B и b, причём A и B доминируют. У дигетерозиготных родителей генотипы AaBb, поэтому нужно составить гаметы сразу по двум генам.

1. Каждая гамета получает один аллель из пары A/a и один из пары B/b.
2. Возможные гаметы: AB, Ab, aB и ab.
3. При скрещивании AaBb × AaBb решётка содержит 16 сочетаний гамет.
4. При независимом наследовании фенотипические классы имеют соотношение 9A_B_ : 3A_bb : 3aaB_ : 1aabb.

Ответ: образуются четыре типа гамет — AB, Ab, aB, ab. Фенотипическое расщепление потомства равно 9:3:3:1.

Типичные ошибки

Путать генотип и фенотип — значит принимать буквенную запись за название признака. Такая ошибка возникает, когда ученик не переводит результат в слова. Проверьте себя: генотип всегда состоит из букв, а фенотип описывается словами.

Иногда в одну гамету записывают два аллеля одного гена, например Aa. Так происходит из-за смешения генотипа и гаметы. У каждой гаметы должен быть только один аллель из пары: A или a.

Доминантный фенотип не означает обязательную гомозиготность. Его могут иметь AA и Aa, поэтому по внешнему признаку нельзя сразу выбрать один генотип. Проверьте, не допускает ли условие оба варианта.

Другая ошибка — указать только соотношение фенотипов, хотя в задаче требуют ещё и генотипы, или наоборот. Причина обычно в невнимательном чтении последнего предложения условия. Перед ответом перечитайте вопрос и выпишите все требуемые величины.

Связь с другими темами

Для решения задач нужны знания о строении гена и хромосом, а также различие между гомозиготой и гетерозиготой. Правило расхождения аллелей при образовании гамет связано с законами Менделя и объясняет результаты скрещиваний. Освоенный алгоритм затем используют при изучении наследования нескольких признаков и наследования, сцепленного с полом.

Что запомнить

• Доминантный аллель обозначают заглавной буквой, рецессивный — строчной.
• Генотип записывают буквами, фенотип описывают словами.
• Каждая гамета получает один аллель из каждой пары.
• Сначала записывают генотипы родителей, затем гаметы и сочетания в потомстве.
• Решётка Пеннета помогает систематически перечислить варианты потомства.
• Соотношения генотипов и фенотипов находят отдельно.
• Ответ должен учитывать все вопросы условия.