Цитологічні основи закономірностей успадкування

Цитологічні основи законів Менделя. Встановивши факт дискретного успадкування ознак, Мендель прийшов до висновку, що за кожну ознаку відповідає окремий спадковий фактор (тепер ми знаємо, що це ген). Далі він уклав, що спадкові чинники не змішуються, перебуваючи незмінними (за термінологією Менделя – чистими) і проявляючись в тому чи іншому поколінні. Коли Мендель займався дослідженнями, йому нічого не було відомо про митозе і дозріванні гамет в мейозі. Завдяки подальшим успіхам науки закони Менделя отримали цитологічне пояснення.

Гени, що відповідають альтернативним ознаками, називають алельних. Ці гени є варіантами (алелями) одного і того ж гена. Один, наприклад, надає квіткам червоне забарвлення, а інший – білу. У соматичної клітині містяться два аллеля гена, у кожній гомологичной хромосомі по одному аллели. Утворені в мейозі статеві клітини включають тільки один з алелів, оскільки хромосоми статевих клітин не мають гомологів: їх набір одинарний. А значить, незалежно від того, які гени є в хромосомах особини, домінантні або рецесивні, в гамете буде тільки один з них. У цьому і полягає принцип чистоти гамет.

При заплідненні парність генів відновлюється, і в зиготі виникають різні комбінації алелей. Далі хромосоми подвоюються шляхом реплікації ДНК, і клітини приступають до розмноження за допомогою мітозу, що відтворює хромосомний набір зиготи. В результаті весь організм успадковує комбінацію алелей, отриману при злитті гамет. Таким чином, прояв ознаки в потомстві залежить від поєднання алельних генів батьківських особин в зиготі.

Гени домінантного і рецесивного ознак Мендель позначив А і а, схрещування – символом множення х. При схрещуванні чистих ліній АА і аа гамети (G) кожної особини будуть тільки одного сорту, тому всі гібриди F1 будуть однорідними. Якщо гетерозиготні особини по досліджуваного ознакою Аа і аА (Аа і аА – одне й те ж, тільки в одному випадку від «мами» дістається а, а від «тата» А, в іншому – навпаки) не відрізняються від гомозиготних АА (форми гороху Аа і АА мають жовті насіння), то можливі поєднання алелей АА, Аа, аА, аа дають співвідношення 3: 1.

Якщо ж гетерозиготні і гомозиготні особини різняться, то домінування буде неповним, а розщеплення за генотипом і фенотипом співпадуть – 1: 2: 1.

При самозапиленні або схрещуванні з собі подібними гомозиготні особини АА і аа не дадуть розщеплення в потомстві, а гетерозиготні будуть розщеплюватися.

Статистичний характер закономірностей успадкування. В одному з досліджень Менделя 6022 особини гороху мали жовті насіння, а 2001 особина – зелені. Як ми бачимо, співвідношення 3: 1 лише приблизне. Мендель помітив, що чим більше нащадків утворюється при схрещуванні, тим ближче співвідношення виявляється до розрахункового. Тому він особливо підкреслював середньостатистичний характер відкритих ним законів.

Точно так само при киданні кубика середньостатистичне випадіння кожної цифри буде однаковим, але, кинувши лише кілька разів, можна отримати одну з цифр двічі, а іншу не отримати жодного разу. Випадкові поєднання гамет при схрещуванні аналогічні випадковим випадання кубика. Саме випадковість зустрічі гамет при заплідненні визначає статистичний характер закономірностей успадкування.

Для відповідності розрахунків з піднаглядним розщепленням крім обліку великої кількості схрещувань необхідно виконання наступних умов. Вихідні рослини повинні бути строго однаковими, мейоз повинен протікати ідеально і давати всі теоретично можливі види гамет в рівних кількостях, гамети повинні мати рівну життєздатність, ймовірність зустрічі різних гамет повинна бути однаковою, і, нарешті, все зиготи повинні мати однакову життєздатність. Якщо якісь з цих вимог не виконуються, то, звичайно ж, виникнуть і відхилення від розрахункових значень.

Посилання на основну публікацію