В результаті досліджень вчених К. Корренса, Г. де Фріза, Е. Чермака в 1900 році були "переоткрити" закони генетики, сформульовані ще в 1865 році родоначальником науки спадковості – Грегором Менделем. У своїх дослідах натураліст застосував гибридологический метод, завдяки якому були сформульовані принципи успадкування ознак і деяких властивостей організмів. У даній статті ми розглянемо основні закономірності передачі спадковості, вивчаються генетиком.

Р. Мендель і його дослідження

Застосування гибридологического методу дозволило вченому встановити ряд закономірностей, згодом названих законами Менделя. Наприклад, їм було сформульовано правило одноманітності гібридів першого покоління (перший закон Менделя). Він вказував на факт прояву в гібридів F 1 тільки однієї ознаки, що контролюється домінантним геном. Так, при схрещуванні рослин гороху посівного, сорти якого відрізнялися кольором насіння (жовті і зелені), всі гібриди першого покоління мали тільки жовте забарвлення насіння. Більш того, всі ці особини мали також і однаковий генотип (були гетерозиготами).

Закон розщеплення

Продовжуючи схрещувати між собою особи, взяті з гібридів першого покоління, Мендель одержав F 2 розщеплення ознак. Іншими словами, фенотипічно були виявлені рослини з рецесивним алеллем досліджуваного ознаки (зеленою забарвленням насіння) в кількості однієї третини від всіх гібридів. Таким чином, встановлені законами незалежного успадкування ознак дозволили Менделю простежити механізм передачі як домінантних, так і рецесивних генів у кількох поколіннях гібридів.

Ді - і полигибридное схрещування

У подальших експериментах Мендель ускладнив умови їх проведення. Тепер, для схрещування бралися рослини, що відрізняються як двома, так і великою кількістю пар альтернативних ознак. Вчений простежив принципи спадкування домінантних і рецесивних генів і отримав результати розщеплення, які можна представити загальною формулою (3:1) n , де n – кількість пар альтернативних ознак, якими відрізняються батьківські особини. Так, для дигибридного схрещування розщеплення за фенотипом у гібридів другого покоління буде мати вигляд: (3:1) 2 =9:6:1 або 9:3:3:1. Тобто у гібридів другого покоління можна спостерігати чотири види фенотипів: рослини з жовтим гладеньким (9/16 частин), з жовтими зморшкуватим (3/16), з зеленими гладкими (3/16) і з зеленим зморшкуватим насінням (1/16 частина). Таким чином, закони незалежного успадкування ознак отримали своє математичне підтвердження, і полигибридное схрещування стали розглядати як кілька моногибридних – «накладаються» один на одного.

Види спадкування

В генетиці присутні кілька типів передачі ознак і властивостей від батьків до дітей. Головним критерієм тут служить форма контролю ознаки, що здійснюється або одним геном – моногенное спадкування, або декількома – полігенне успадкування. Раніше ми розглянули закони незалежного успадкування ознак для моно - і дигибридного схрещування, а саме перший, другий і третій закон Менделя. Зараз ми розглянемо таку форму, як зчеплене успадкування. Його теоретичну основу представляє теорія Томаса Моргана, названа хромосомної. Вчений довів, що поряд з ознаками, які передаються нащадкам незалежно, існують такі види спадкування, як аутосомное і пов'язане з підлогою зчеплення.
У цих випадках кілька ознак у однієї особини успадковуються разом, так як контролюються генами, локалізованими в одній хромосомі і розташованими в ній поруч – один за одним. Вони утворюють групи зчеплення, кількість яких дорівнює гаплоїдному набору хромосом. Наприклад, у людини становить каріотип 46 хромосом, що відповідає 23 груп зчеплення. Було встановлено, що чим менше відстань між генами в хромосомі, тим рідше між ними виникає процес кросинговеру, який призводить до явища спадкової мінливості.

Як успадковуються гени, локалізовані в Х-хромосомі

Продовжимо вивчати закономірності успадкування, підкоряються хромосомної теорії Моргана. Генетичними дослідженнями було встановлено, що як у людини, так і у тварин (риб, птахів, ссавців) присутня група ознак, на механізм успадкування яких впливає стать особини. Наприклад, забарвлення шерсті у кішок, кольорове зір і згортання крові у людини контролюються генами, розташованими в статевий Х-хромосомі. Так дефекти відповідних генів у людини фенотипічно проявляються у формі спадкових захворювань, які називаються генними. До них відносяться гемофілія та дальтонізм. Відкриття Р. Менделя і Т. Моргана дозволили застосовувати закони генетики в таких найважливіших галузях людського суспільства, як медицина, сільське господарство, селекція тварин, рослин і мікроорганізмів.

Взаємозв'язок між генами і обумовленими ними властивостями

Завдяки сучасним генетичним дослідженням, було встановлено, що закони незалежного успадкування ознак підлягають подальшому розширенню, так як відношення «1 ген – 1 ознака», що лежить в їх основі, не є універсальним. У науці стали відомі випадки множинного дії генів, а також взаємодії неалелльних їх форм. До таких видів відноситься епістаз, компліментарність, полимерия. Так було встановлено, що кількість пігменту шкіри мелатоніну, який відповідає за її колір, контролюється групою спадкових задатків. Чим більше у генотипі людини домінантних генів, що відповідають за синтез пігменту, тим темніша шкіра. Цей приклад ілюструє така взаємодія, як полимерия. У рослин дана форма успадкування притаманна видами сімейства злакових, у яких забарвлення зернівки контролюється групою полімерних генів. Таким чином, у кожного організму генотип представлений цілісною системою. Вона сформувалася в результаті історичного розвитку біологічного виду – філогенезу. Стан більшості ознак і властивостей особи - це результат взаємодії генів, як алельних, так і неалельних, а самі вони можуть впливати на розвиток відразу кількох ознак організму.