В резултат на изследвания на учените К. Коренс, Г. де Фрис, Е. Чермак през 1900 г., законите на генетиката са "преоткрити", формулирани през 1865 г. от основателя на науката за наследствеността - Грегор Мендел. В своите експерименти натуралистът прилага хибридологичния метод, благодарение на който са формулирани принципите на унаследяване на черти и някои свойства на организмите. В тази статия ще разгледаме основните модели на наследствено предаване, изследвани от генетик.
G. Мендел и неговото изследване
Използването на хибридологичния метод позволява на учения да установи редица модели, наречени по-късно закони на Мендел. Например, той формулира правилото за еднородност на хибридите от първо поколение (първият закон на Мендел). Той посочи фактапрояви в F1 хибриди само на една черта, контролирана от доминантния ген. И така, при кръстосване на растения от сеитбен грах, чиито сортове се различават по цвят на семената (жълт и зелен), всички хибриди от първо поколение имаха само жълто оцветяване на семената. Освен това всички тези индивиди също са имали един и същ генотип (те са хетерозиготи).
Split Law
Продължавайки да кръстосва индивиди, взети от хибриди от първо поколение, Мендел получава разделяне на знаци в F2. С други думи, растения с рецесивен алел на изследвания признак (зелен цвят на семената) са фенотипно идентифицирани в количество от една трета от всички хибриди. Така установените закони за независимо наследяване на черти позволяват на Мендел да проследи механизма на предаване както на доминантни, така и на рецесивни гени в няколко поколения хибриди.
Ди- и полихибридни кръстоски
В следващите експерименти Мендел усложнява условията за тяхното изпълнение. Сега за кръстосване бяха взети растения, които се различават както по две, така и по голям брой двойки алтернативни черти. Ученият проследи принципите на наследяване на доминантни и рецесивни гени и получи резултати от разделяне, които могат да бъдат представени с общата формула (3:1) , където n е броят на двойките алтернативни черти които отличават родителските индивиди. Така че, за дихибридно кръстосване, разделянето по фенотип в хибридите от второ поколение ще изглежда така: (3:1)2=9:6:1 или 9:3:3: 1 Тоест хибриди на вторияпоколения могат да се наблюдават четири вида фенотипове: растения с жълти гладки (9/16 части), с жълти набръчкани (3/16), със зелени гладки (3/16) и със зелени набръчкани семена (1/16 част). Така законите на независимото унаследяване на чертите получиха своето математическо потвърждение и полихибридното кръстосване започна да се разглежда като няколко монохибрида - „надложени“един върху друг.
Видове наследство
В генетиката има няколко вида предаване на черти и свойства от родители на деца. Основният критерий тук е формата на контрол на признака, осъществяван или от един ген – моногенно наследяване, или от няколко – полигенно наследяване. По-рано разгледахме законите за независимо наследяване на черти за моно- и дихибридни кръстосвания, а именно първия, втория и третия закон на Мендел. Сега ще разгледаме такава форма като свързано наследяване. Неговата теоретична основа е теорията на Томас Морган, наречена хромозома. Ученият доказа, че наред с чертите, които се предават независимо на потомството, има такива видове наследяване като автозомна и свързана с пола връзка.
В тези случаи няколко черти в един индивид се наследяват заедно, тъй като се контролират от гени, локализирани в една и съща хромозома и разположени един до друг в нея - един след друг. Те образуват групи за свързване, чийто брой е равен на хаплоидния набор от хромозоми. Например, при хората кариотипът е 46 хромозоми, което съответства на 23 групи за свързване. Установено е, че каквоколкото по-малко е разстоянието между гените в хромозомата, толкова по-рядко протича процесът на кръстосване между тях, което води до феномена на наследствена вариабилност.
Как се наследяват гените, разположени в X хромозомата
Нека продължим да изучаваме моделите на унаследяване, предмет на теорията за хромозомите на Морган. Генетичните изследвания са установили, че както при хората, така и при животните (риби, птици, бозайници) има група черти, чийто механизъм на унаследяване се влияе от пола на индивида. Например, цветът на козината при котките, цветното зрение и съсирването на кръвта при хората се контролират от гени, разположени в половата Х хромозома. По този начин дефектите в съответните гени при хората фенотипно се проявяват под формата на наследствени заболявания, наречени генни заболявания. Те включват хемофилия и цветна слепота. Откритията на Г. Мендел и Т. Морган направиха възможно прилагането на законите на генетиката в такива важни области на човешкото общество като медицината, селското стопанство, отглеждането на животни, растения и микроорганизми.
Връзката между гените и свойствата, които те определят
Благодарение на съвременните генетични изследвания беше установено, че законите за независимото унаследяване на черти подлежат на по-нататъшно разширяване, тъй като съотношението „1 ген - 1 черта” в основата им не е универсално. В науката са станали известни случаи на множествено действие на гените, както и взаимодействието на техните неалелни форми. Тези видове включват епистаза, комплементарност, полимерия. Така че беше установено, че количеството пигмент на кожатамелатонинът, който е отговорен за цвета му, се контролира от цяла група наследствени наклонности. Колкото по-доминантни гени са отговорни за синтеза на пигмент в човешкия генотип, толкова по-тъмна е кожата. Този пример илюстрира взаимодействие като полимер. При растенията тази форма на унаследяване е присъща на видовете от семейството на зърнените култури, при които цветът на зърното се контролира от група полимерни гени.
По този начин генотипът на всеки организъм е представен от интегрална система. Образува се в резултат на историческото развитие на биологичен вид – филогенезата. Състоянието на повечето черти и свойства на индивида е резултат от взаимодействието на гени, както алелни, така и неалелни, и самите те могат да повлияят върху развитието на няколко черти на организма наведнъж.
