Успадкування ознак у організмів

Один з основних ознак живого – спадковість. Це здатність організму зберігати і передавати свої ознаки й особливості розвитку з покоління в покоління, т. Е. У спадок. Завдяки цій властивості кожен вид організму зберігає певну спадкову інформацію.

Передача спадкових ознак відбувається при розмноженні. При безстатевому розмноженні передача йде через нестатеві клітини: тоді ознаки нащадків виявляються такими ж, як і у материнського організму. При статевому розмноженні спадкова інформація передається через статеві клітини – чоловічі та жіночі гамети. Які ж ознаки будуть у нащадків – батьківські або материнські, який механізм прояву ознак? На такі питання дає відповіді генетика (від грец. Генезис – походження) – наука про закономірності спадковості і мінливості організмів.

Спадкова програма організму. Носіями спадкової інформації служать молекули ДНК, зосереджені в хромосомах. У процесі розподілу вони переходять в нові клітини. Але ці клітини не містять готових ознак, або фенів (від грец. Файно – явний), а несуть лише структурні задатки можливих ознак у вигляді генів. Матеріальною основою спадковості, що визначає розвиток ознаки, є ген – ділянка молекули ДНК. Він же служить одиницею виміру такого біологічного явища, як спадковості.

Спадкова програма організму реалізується за схемою:

ГЕН -> БІЛОК -> ОЗНАКА (ФЕН)

Сукупність усіх спадкових ознак – генів організму, отриманих від обох батьків, називають генотипом (від грец. Ген і типос – відбиток, форма). Однак не всі отримані у спадок ознаки проявляються у організму. Так, нащадки за одними ознаками можуть бути схожі на одного батька, а за іншими – на іншого. Іноді виявляються навіть ознаки, властиві більш далеким предкам. Сукупність внутрішніх і зовнішніх ознак, які проявляються в організму в процесі його індивідуального розвитку, називають фенотипом (від грец. Файно і типос – відбиток, форма).

Численні експерименти показали, що в гомологічних хромосомах знаходяться гени, що регулюють розвиток одних і тих же ознак. Парні гени, що відповідають за прояв якого-небудь одного ознаки, розташовані в одних і тих же ділянках гомологічних хромосом. Наприклад, тени кольору волосся, очей, форми вуха у всіх людей знаходяться в однакових ділянках і хромосомах. Гени прийнято позначати літерами латинського алфавіту: А, а. В, Ь, С, с і т. Д.

Парні гени можуть нести однакові або протилежні якості однієї ознаки. Наприклад, гени можуть відповідати за ознаки темною або світлою фарбування волосся, блакитних або карих очей, жовтою або зеленого забарвлення насіння гороху, червоною або білого забарвлення квіток лев’ячого зіва та ін. (Рис. 104). Якщо парні гени несуть однакові якості ознаки, то їх позначають двома однаковими великими або малими літерами (АА або аа). Якщо ж парні гени несуть різні якості ознаки, то їх позначають однією заголовною і однієї малої буквою (Аа), причому на першому місці завжди записується заголовна буква.

Організм, що має однакові гени в гомологічних хромосомах (АА або аа), називають гомозиготой (від грец. Гомо – однаковий, рівний). Організм, що має різні якості одного гена в гомологічних хромосомах (Аа), т. Е. Несучий протилежні ознаки, називають гетерозиготной (від грец. «Гетеро» – різний).

Спостереження показують, що одні ознаки в природі проявляються частіше за інших. Наприклад, у шипшини частіше зустрічаються квітки з рожевим забарвленням віночка, а з білим забарвленням бувають рідше. Однак на кущах з білими квітками ніколи не зустрічаються рожеві квітки. Іншим прикладом служить прояв забарвлення насіння у гороху. У одного сорти гороху насіння мають тільки жовте забарвлення, а в іншого – тільки зелену. Горох – самозапилюється рослина, тому забарвлення його насіння проявляється стабільно у кожного з сортів. Але якщо схрестити між собою два сорти, то все горошини виявляються лише жовтими.

Експериментальні дослідження характеру прояву протилежних ознак дозволили встановити, що при схрещуванні організмів одні ознаки з пари проявляються частіше за інших. Переважаючий ознака, яка проявляється завжди, як у гомозиготному, так і в гетерозиготному стані, називають домінантним (від лат. Домінантус – панівний). Домінантна ознака прийнято позначати великими літерами: А, В, С я т. Д. (Рис. 105).

Придушений ознака виявляється тільки в гомозиготному стані, при наявності двох однакових за якістю генів. Така ознака називають рецесивним (від лат. Рецессуса – відступ, відхилення), а ген позначають відповідної рядкової буквою: а, Ь, с і т. Д. У гетерозиготному стані рецесивна ознака може повністю або частково придушуватися домінантним.

Плодова мушка дрозофіла і її хромосоми
Рис. 106. Плодова мушка дрозофіла і її хромосоми

Хромосомна теорія спадковості. Вивчення процесу мейозу дозволило встановити зв’язок між передачею спадкових властивостей організмів і утворенням статевих клітин. Мейоз забезпечує появу в гаметах різноманітної за якістю генетичної інформації. Це пов’язано з особливою поведінкою хромосом при мейозі, виявленому в результаті схрещування.

У 1912 р на підставі вивчення дрозофіл (рис. 106) американський вчений Томас Хант Морган (рис. 107) сформулював хромосомну теорію спадковості. Основні її положення такі:

одиницею спадкової інформації є ген, який розташований в хромосомі;
кожна хромосома містить безліч генів; вони розташовуються в ній лінійно, т. е. в певній послідовності один за одним;
гени, розташовані в одній хромосомі, успадковуються організмом спільно, або сцепленно і утворюють групу зчеплення;
число груп зчеплення генів дорівнює числу пар гомологічних хромосом організму;
зчеплення генів може порушуватися в процесі кросинговеру, що збільшує число комбінацій генів у гаметах організму;
в процесі мейозу гомологічні хромосоми потрапляють у різні гамети, негомологічної хромосоми розходяться довільно, незалежно один від одного.

Посилання на основну публікацію