Страница 5 из 12
У-хромосомы включают очень ограниченное коли-чество генов, в число которых гены окраски не входят. Следовательно, возможны следующие комбинации хромосом в зиготе: Черепаховая кошка ХВ ХВ черная кошка, Хв X в рыжая кошка, ХВ X в черепаховая кошка, ХВ Y черный кот, X в Y рыжий кот.
С полом оказываются сцепленными и некоторые наследственные заболевания, вызванные мутационными нарушениями генов Х-хромосом. Большинство таких нарушений рецессивно, в женской особи они могут проявиться фенотипически только в гомозиготном состоянии, когда оба родителя несут в половых Х-хромосомах измененный ген. С мужскими особями дело обстоит хуже.
Мужской организм наследует сцепленные с полом признаки с Х-хромосомой матери. Эти признаки, даже будучи рецессивными, сразу проявляются в фенотипе, поскольку Y -хромосома очень маленькая и не содержит альтернативных генов. При этом признаки, находящиеся у матери в скрытой, рецессивной форме, проявляются у мужской особи в виде заболевания. Так передается тяжелая болезнь – гемофилия.
Кровь больных гемофилией практически не свертывается. Даже небольшие царапины и ушибы вызывают у них длительные кровотечения и внутренние кровоизлияния. Это заболевание обусловлено рецессивным геном Х-хромосомы и встречается только у мужчин, гомозиготные по рецессивному аллелю девочки умирают в юном возрасте. Обозначим ген, обеспечивающий нормальную свертываемость крови Н, ген гемофилии — h .
P ХH Хh XHY носительница гена гемофилии здоровый мужчина G ХH Хh XHY F 1 XH , XH ХНХh XHY XhY здоровая носительница здоровый больной девочка гена гемофилии мальчик мальчик При сочетании женщины, несущей ген гемофилии в рецессивной форме, со здоровым мужчиной половина мальчиков будут больными.
Девочки, больные гемофилией, практически не встречаются, поскольку вероятность встречи больного мужчины и женщины, несущей ген гемофилии, чрезвычайно мала. Опасность заболеть гемофилией, как и многими другими наследственными заболеваниями, резко возрастает при близкородственных браках. Такие браки с древних времен были запрещены Церковью, в большинстве современных государств они запрещены законом.
Аналогично наследование дальтонизма (неспособности различать зеленый и красный цвет) сцеплено с полом по Х-хромосоме. Мужчин-дальтоников – 4%, а женщин – менее 1%/ С Y -хромосомой связано наследование «рыбьей» кожи, перепончатых пальцев, избыточного волосяного покрова на ушах. Наследование признаков у человека Доминантные признаки Рецессивные с полом Сцепление Глаза карие Голубые или серые Глаза большие Маленькие Близорукость Норма Куриная слепота Норма Цветовое зрение в норме Дальтонизм Х-хромосома Длинные ресницы Короткие Волосы курчавые Прямые Волосы не рыжие Рыжие Раннее облысение Норма Карликовый рост Норма Х-хромосома Длинный подбородок Короткий Лишние пальцы Норма Отсутствие зубов Норма Отсутствие ногтей Норма Веснушки Отсутствие Бас (муж) - сопрано (жен)
Тенор - альт Свертываемость крови в норме Гемофилия Х-хромосома Судороги Норма Х,У-хромосома Геморой Норма Х,У-хромосома Часть признаков проявляется только у особей одного пола. Например, способностью давать молоко обладают лишь коровы, хотя гены, определяющие этот признак, есть и у быков.
Их потенциальную молочность определяют косвенно, по удоям в потомстве. С целью повышения удоев отбор быков производится по их потенциальной молочности. Самцы тутового шелкопряда дают значительно больше Шелка, чем самки. Поэтому выгоднее выкармливать только самцов. Но как определить пол особи в яйце? Ученым удалось сцепить ген, отвечающий за черный цвет яиц, с женским полом.
В промышленном шелководстве отбор белых яиц осуществляется быстродействующим устройством на конвейере. 1. Каким образом поддерживается равное соотношение полов? Чем определяется пол особи? 2. Каковы особенности наследования признаков, сцепленных с полом, у мужских и женских особей? 3. Почему не бывает черепаховых котов? А как же кроссинговер? 4.
Чем опасны близкородственные браки? § 29. Генотип как целостная система Взаимодействия генов. В рассмотренных нами примерах между генами и признаками было взаимнооднозначное соответствие. У горохов желтая или зеленая окраска семян проявлялась независимо от их гладкой или морщинистой формы. Морские свинки имели черную или белую окраску независимо от гладкого или пушистого волосяного покрова.
За каждый признак в этих примерах отвечал определенный ген, то есть каждый ген обеспечивал проявление какого-то одного признака. В результате могло сложиться впечатление, что генотип является механической совокупностью генов, а фенотип – мозаикой отдельных признаков. Это было бы слишком упрощенное представление. Все биохимические и физиологические процессы в организме согласованы и взаимосвязаны, генотип представляет собой систему тесно взаимодействующих генов.
Проявление признака обычно находится под контролем сразу нескольких генов. Рассмотрим некоторые примеры. Расцветка шерсти у кроликов может варьироваться в широких пределах в зависимости от взаимодействия генов. Если скрестить белого и серого кроликов, гомозиготных по своей окраске, то первое поколение гибридов будет серым, в полном соответствии с первым законом Менделя.
При скрещивании этих гибридов между собой происходит необычное расщепление: на 9 серых кроликов приходится 4 белых и 3 черных. Откуда взялась черная окраска? Исследования показали, что цвет шерсти определяется в данном случае действием двух генов. Один из них обеспечивает наличие черного пигмента, обозначим его С. Кролики, гомозиготные по рецессивному аллелю этого гена ее, никогда не окрашены.
Доминантные гомозиготы СС и гетерозиготы Сс бывают либо черными, либо серыми в зависимости от проявлений второго гена, обозначим его А, контролирующего распределение пигмента по длине волоса. Рецессивный аллель а осуществляет равномерное распределение пигмента (если он есть) по длине волоса и отвечает за черную окраску. Доминантный аллель А концентрирует пигмент у основания волос.
При этом кончики волос оказываются неокрашенными, придавая шерсти серый оттенок. В случае отсутствия пигмента действие второго гена не проявляется. Одновременным действием двух доминантных генов наследуется и пурпурная окраска венчика цветка душистого горошка. Возникновение во втором поколении потомства новых признаков, отсутствовавших у исходных родительских особей, носит название новообразования при скрещивании, а само взаимодополняющее проявление генов разных аллельных пар называют комплементарным.
Новообразование при дигибридном скрещивании кроликов Гены могут не только дополнять друг друга, но и подавлять. Например, плоды тыквы окрашиваются только в том случае, если подавляющий ген находится в рецессивной форме. Его доминантный аллель препятствует развитию окраски. Подавляющий характер взаимодействия генов носит название эпистаза.
Взаимодействие генов типа комплементарности или эпистаза касается качественных параметров. Многие признаки – рост, вес, удои молока, яйценоскость, содержание питательных веществ в семенах растений – относятся к количественным характеристикам. Эти признаки не являются альтернативными и определяются неаллельными генами. Чем больше в организме доминантных генов, обусловливающих проявление количественного признака, тем ярче этот признак выражен.
Так, за красный цвет зерен пшеницы отвечают два гена A 1 и А2. В результате скрещивания краснозерных пшениц с белозерными выяснилось, что растения с генотипом А1А2А1А2 имеют красные зерна, в то время как а1а2а1а2 – белые. Другие комбинации имеют промежуточные цвета между красным и белым. Темный цвет кожи человека совершенно аналогично определяется количеством в генотипе доминантных неаллельных генов, действующих в одном направлении.
Подобным образом наследуется многие полезные качества культурных растений и Домашних животных. Однонаправленное действие генов называют полимерией. Полимерия у пшеницы Множественное действие генов. Взаимодействие генов сказывается не только в том, что большинство наследуемых признаков находится под общим контролем нескольких генов, Но также и в том, что большая часть генов определяет целый ряд связанных признаков.
Стебли растений с красными цветками, как правило, тоже красноватого цвета. Ген, вызывающий у них красную окраску лепестков, окрашивает и стебель. У водосбора этот ген определяет еще и фиолетовый оттенок листьев, удлинение стебля, большую массу семян. Ген, отвечающий за отсутствие пигмента в глазах плодовой мушки дрозофилы, осветляет окраску тела и изменяет форму некоторых внутренних органов.