Занимательная биология - Акимушкин Игорь Иванович - Страница 21

Но не по звездам, а по генотипу новорожденного, по задаткам, которые он получил в наследство от предков. Ключом к такому гороскопу будут служить расшифрованный биологами генетический код человека и прежде всего законы наследственности, открытые Грегором Менделем.

Мендель был скромным учителем математики и результаты своих многолетних трудов не возводил в высокий ранг биологических законов. Это сделали биологи начала нашего века. Их поразила неожиданная простота открытых Менделем методов, которыми природа сохраняет в веках достижения своей эволюции.

Итак, первый закон наследственности, или, как говорят иногда, менделизма: закон единообразия гибридов первого поколения, или правило доминирования. Потомки гомозиготных по разным аллелям родителей совершенно похожи друг на друга. Их фенотип определяют доминантные аллели одного из родителей.

Как наследуют дети цвет глаз своих родителей? Скажем, отец кареглазый, мать голубоглазая. У детей какие будут глаза?

Первый закон Менделя утверждает, что глаза у всех детей будут такого тона, которому соответствует доминантный аллель. Гены кареглазости доминируют над генами голубоглазости. Значит, глаза у всех детей будут карие. Но только, если отец гомозиготен по кареглазным аллелям. Реальная возможность такого варианта вполне осуществима, если в роду отца не было голубоглазых предков. (Или были, а он не унаследовал их «голубоглазых» генов.)

Каждая из двух наделенных генами кареглазости хромосом отца при оплодотворении материнской яйцеклетки может соединиться с любой из двух несущих соответствующие аллели хромосом матери. С какой именно — дело случая.

Нетрудно понять, что возможны четыре варианта такого соединения. Все они качественно единообразны, гетерозиготны. Их парные хромосомы содержат разные гены однозначного действия. Аллель кареглазости и аллель голубоглазости. А так как первый доминирует над вторым, значит и глаза у всех гетерозиготных потомков будут карие.

Здесь мы можем увидеть иллюстрацию еще одного генетического правила: люди, животные и растения с одинаковым фенотипом, то есть суммой внутренних и внешних свойств, могут иметь разные генотипы, разный набор генов. Понятно, отчего это происходит. Ведь многие рецессивные гены, присутствующие в генотипе, подавленные генами доминантными, не проявляют себя внешне — в фенотипе.

В нашем случае и у детей и у отца разные генотипы. Но тем не менее глаза у них одного цвета — карие.

Разумеется, закон доминирования действует не только при наследовании карих и голубых глаз. Мы уже упоминали о том, что гены, определяющие темный цвет волос, доминируют над генами светлых волос.

Доминируют также волосы вьющиеся над гладкими. У многих животных — короткая шерсть над длинной. У лошади серая масть над гнедой, а гнедая над вороной, вороная над рыжей. У коров — комолость над рогатостью.

Такие примеры можно перечислять без конца. Ведь только у одной кукурузы генетиками изучено уже более 400 разного сорта генов!

Второй закон Менделя — закон расщепления. Он утверждает следующее.

Потомки, полученные от скрещивания между собой гибридов первого поколения, образуют сходные с родительскими формами группы в отношении 3А : 1а. Значит, три четверти потомков обладают доминантными признаками, а одна четверть — только рецессивными.

Это когда мы разделяем их на группы по фенотипу. Если же в основу классификации положим генотип, то соотношение между гибридами второго поколения будет несколько иным: 1АА : 2Аа : 1аа.

Формулу следует прочитать так: во втором поколении гибридов четверть гомозиготов по доминантным генам, две четверти — гетерозиготов и четверть гомозиготов по рецессивным генам.

Но поскольку особи с генотипом АА и с генотипом Аа внешне неразличимы, мы и получаем при оценке по фенотипу, по внешности, упомянутую ранее формулу: 3А : 1а.

Здесь три больших «А» получены из суммы числа гомозиготных и гетерозиготных по доминантному признаку гибридов, которые внешне неразличимы.

Мендель открыл эти цифровые соотношения, экспериментируя с горохом. Обратимся и мы за примером к тому же растению. При скрещивании разных сортов гороха лилово-красные цветки доминируют над цветками белыми. Поэтому все гибриды первого поколения бывают с лилово-красными цветками. Мы уже знаем, что в этом случае действует первый закон наследственности, открытый Менделем, — закон доминирования.

Затем Мендель путем самоопыления вырастил потомство гетерозиготных гибридов первого поколения. И вот что случилось.

Гены расщепились: гомологичные хромосомы разошлись по разным гаметам и разнесли по ним интересующие нас гены. Затем гаметы, свободно комбинируясь друг с другом, слились попарно и произвели четыре типа новых сочетаний хромосом. Одну четверть гомозиготов по доминантным лилово-красным цветкам. Две четверти — гетерозиготов и одну четверть — гомозиготов по рецессивным белым цветкам.

Поскольку, согласно первому закону доминирования, окраска гетерозиготных цветков будет лилово-красной, то внешне эта новая перекомбинация хромосом во втором поколении гибридов проявит себя так, что мы будем иметь 75 процентов растений с лилово-красными цветками, а 25, четверть, с белыми. В полном соответствии с формулой второго закона: 3А : 1а.

Не забудьте только, что это отношение вероятностей. Оно означает лишь соотношение шансов: три шанса из четырех, что в нашем случае цветки будут лилово-красными и лишь один из четырех, что они окажутся белыми. Ведь сочетание гамет определяет случай. Нужно произвести много скрещиваний, чтобы результаты их приблизились к эмпирически найденному Менделем соотношению.

Теоретические расчеты подтверждают его. Но лишь статистические законы определят степень неточности, степень несоответствия этой формуле практически полученных результатов.

Во всех процессах, которыми управляют статистические законы, действует очень простое правило. Правило корня квадратного из «n»; «n» — это число растений, участвующих в опыте, а корень квадратный из «n» — число отклонений от теоретически ожидаемого результата. Значит, чем больше растений в опыте, чем больше число «n», тем меньше степень неточности, тем меньше отклонений от ожидаемого нами соотношения.

Допустим, в нашем опыте участвовало 16 растений. Корень квадратный из шестнадцати равен четырем. Значит, в четырех случаях из шестнадцати полученные нами гибриды не будут соответствовать правилу 3А : 1а. Степень неточности в данном случае равна 25 процентам. Если же в опыте было 100 растений, то мы найдем отклонение, равное 10 процентам. А при «n», равном 10 000, — всего лишь одному проценту. В этом случае теоретически ожидаемое соотношение обретет действительную реальность. Отклонения будут очень незначительные.

Законы, открытые Менделем, с одинаковой силой управляют наследственностью и растений и животных. Поэтому с полным правом мы можем правило расщепления приложить и к случаю, разобранному нами выше. Речь идет о карих и голубых глазах.

Какие глаза будут у внуков кареглазого дедушки и голубоглазой бабушки?

Очевидно, цвет глаз внуков можно определить из известной уже нам формулы расщепления. Не забывайте только, что она показывает лишь степень вероятности. И может случиться, что сначала родятся сразу два голубоглазых внука, а потом шесть кареглазых. Или наоборот. Либо обладатели голубых и карих глаз появятся на свет в любом другом сочетании. Только правило корня квадратного из «n» подскажет нам норму отклонения от теоретически ожидаемого результата.