Занимательная биология

«Когда-то, — пишет генетик Корренс, один из трех ботаников, открывших забытые работы Менделя, — астролог пытался путем сложных махинаций проникать в судьбу новорожденного, составляя гороскоп по расположению планет в час рождения. Мы уже давно знаем, что все это было суеверием. Однако в наше время биолог вступает на путь, который сможет привести нас снова к составлению гороскопа».

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.

Первый закон наследственности

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 наследственности

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.