Глава 6. ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАСЛЕДОВАНИЯ ПРИЗНАКОВ

Люди с давних пор интересовались причинами сходства и различия родителей и детей. Почему одни качества родителей дети наследуют, а другие — нет? Можно ли вывести сорт черных тюльпанов? Разрешить большинство подобных вопросов и понять закономерности наследования признаков удалось лишь с развитием генетики (<греч. genesis происхождение), разработкой методов генетического анализа (гибридологического, цитогенетического, биохимического, близнецового и т. д.). Исследованиям помогло и появление сложных приборов, позволяющих исследовать молекулярные основы жизни — нуклеиновые кислоты и белки.

Генетика — наука о наследственности и изменчивости живых организмов. Под наследственностью понимается способность родителей передавать потомству особенности своего строения и развития (онтогенеза). Наследственность — фундаментальное свойство живых организмов, позволяющее животным или растениям сохранять свой вид в бесчисленных поколениях.

Видоспецифичность особей записана на языке нуклеотидов в молекулах ДНК. Развитие организма начинается с зиготы, содержащей гены как отца, так и матери. Какие из этих генов будут проявляться более активно, а какие менее, зависит от их взаимодействия с другими генами и условий среды. Набор генов организма называют его генотипом, а совокупность внешних и внутренних (вплоть до строения молекул) признаков — фенотипом. Фенотип определяется генотипом и внешней средой.

Гены несут не сами признаки, а только информацию о них. По одним признакам потомство оказывается похожим на родителей, а по другим отличается от них. Разнообразие признаков и свойств у особей одного вида называют изменчивостью. Изменчивость присуща всем живым организмам. Различают наследственную и ненаследственную изменчивости.

Наследственная изменчивость вызвана изменениями в геноме особи, ненаследственная — влиянием факторов среды. Внутривидовое разнообразие особей имеет не только эстетическое значение. Изменчивость позволяет организмам приспосабливаться к различным климатическим условиям и особенностям пищи.

Основоположником современной генетики по праву считается выдающийся чешский исследователь, священник и настоятель монастыря Грегор Мендель. Блестящее математическое образование, которое он получил в Венском университете, позволило ему спланировать и провести исследования, прояснившие суть явлений наследственности. Работа Г. Менделя «Опыты над растительными гибридами» опубликована в 1866 г., ее выводы отличаются математической точностью и глубиной. Исследования Г. Менделя на несколько десятков лет опередили свое время, не получив достойной оценки современников. Тогда не было ничего известно не только о хромосомах, но и о роли клеточного ядра. Митоз был открыт Э. Страсбургером только в 1876 г.; спустя одиннадцать лет Э. ван Бенеден описал мейоз, и А. Вейсман высказал предположение о том, что половые клетки несут вдвое меньший набор хромосом, чем соматические. Лишь в 1900 г. три биолога Г. де Фриз в Голландии, К. Корренс в Германии и Э. Чер-мак в Австрии независимо друг от друга заново открыли закономерности наследственности и изменчивости, сформулированные Г. Менделем, и, признав его приоритет, назвали их законами Менделя. С этого момента начинается бурное развитие генетики.

§ 24. Моногибридное скрещивание. Первый и второй законы Менделя

Методы исследования современной генетики очень разнообразны, но центральным среди них является метод гибридологического анализа (<лат. hybrida помесь), разработанный Менделем и положенный им в основу своих исследований. Суть его состоит в определенной системе скрещиваний (гибридизации) особей в ряду последовательных поколений, которая позволяет выявить закономерности наследования отдельных признаков. Выдающихся результатов Менделю удалось добиться по ряду причин:

1. Он первым понял, что начать надо с самого простого — изучить закономерности наследования одного единственного признака, а потом последовательно усложнять задачу. В таком подходе сказалась строгая математичность его мышления. В то время как все предшествующие исследователи пытались рассматривать наследственность в целом, Мендель стал изучать наследование одиночных взаимоисключающих (альтернативных) признаков, таких, например, как желтый или зеленый цвет семян, длинные или короткие стебли. Скрещивание родительских форм, различающихся только по одной паре взаимоисключающих признаков, называют моногибридным.

2. Для проведения исследований Мендель удачно выбрал растение (горох), имеющее целый ряд линий с четко выраженными наследственными признаками. Есть формы с желтыми или зелеными семядолями, с гладкой или морщинистой поверхностью семян, пазушными или верхушечными цветками и т. д.

Кроме того, горох является самоопыляющимся растением, что позволяет поддерживать генетическую однородность линий в ряду поколений.

3. Для скрещивания Мендель выделял так называемые чистые линии гороха. Чистые линии получают путем последовательных самоопылений в ряду поколений и отбора растений с нужным признаком. Потомки чистых линий однородны, т. е. одинаковы по наследуемому признаку.

4. Мендель не ограничился анализом одного поколения потомков, а изучал несколько поколений.