Р ♀АА X ♂аа

Генетика – наука о закономерностях наследственности и изменчивости. Наследственность – свойство организмов передавать свои признаки следующему поколению. Изменчивость – свойство организмов приобретать новые по сравнению с родителями признаки, а в широком смысле под изменчивостью понимают различия между особями одного вида. Совокупность всех внешних и внутренних признаков организма называется фенотипом, а совокупность генов, полученных от родителей – генотипом. И фенотип организма зависит не только от генотипа, но и от среды – например, если половинку корня одуванчика посадить на лугу, а вторую – высоко в горах, то фенотип выросших растений будет сильно отличаться.

Датой «рождения» генетики можно считать 1900 год, когда Г. Де Фриз в Голландии, К. Корренс в Германии и Э. Чермак в Австрии независимо друг от друга «переоткрыли» законы наследования признаков, установленные Г. Менделем еще в 1865 году.

Рис. . Грегор Мендель. 1822-1884

Иоганн Мендель родился в 1822 г. в крестьянской семье на территории современной Чехии. С детства отличался незаурядными способностями, особенно в математике. Когда ему было 16 лет, с отцом случилось несчастье, бревном придавило грудь, и семья попала в крайне трудное финансовое положение. Иоганн был типичным первым учеником, но кроме учебы зарабатывал кусок хлеба частными уроками. После гимназии Мендель с отличием заканчивает двухгодичные курсы по философии, с надеждой устроиться в учителя. Не получилось. Крайняя нужда заставила его поступить послушником в Августинский монастырь г. Брюнне (ныне Брно), где, приняв монашеский сан, он стал монахом по имени Грегор. С 1851 по1853 г Мендель слушателем изучает физику и ботанику в Венском университете. Вернувшись в монастырь, преподает биологию и физику в реальной школе Брно.

С 1855 до 1864 г. ставит опыты по скрещиванию гороха в крохотном палисаднике под окнами трапезной – 35 на 7 метров и в 1865 году выступает с докладом «Опыты над растительными гибридами» на заседании Брюннского общества естествоиспытателей. Результатом восьмилетней работы по скрещиванию различных сортов гороха и анализа наследования семи пар альтернативных признаков были открытые им закономерности наследования.

Но работа была встречена недоуменным молчанием, он опередил свое время на 35 лет, только в 1900 году открытые им закономерности были переоткрыты. Гуго де Фриз, анализируя научную литературу, связанную с наследственностью, обнаружил, что результаты его работы соответствуют забытым законам Г. Менделя.

Методы генетики. Основным является гибридологический метод – система скрещиваний, позволяющая проследить закономерности наследования признаков в ряду поколений. Г. Мендель удалял тычинки из цветка одного сорта и опылял пыльцой другого сорта. Затем такой цветок закрывался бумажным изолятором, из него развивался плод боб с гибридными семенами. Отличительные особенности метода: целенаправленный подбор родителей, различающихся по одной, двум, трем и т. д. парам контрастных (альтернативных) стабильных признаков; строгий количественный учет признаков, наследуемых гибридами; индивидуальная оценка потомства от каждого родителя в ряду поколений.

Скрещивание, при котором анализируется наследование одной пары альтернативных признаков, называется моногибридным, двух пар – дигибридным,нескольких пар – полигибридным. Под альтернативными признаками понимаются различные значения какого-либо признака, например, признак – цвет горошин, альтернативные признаки – желтый цвет, зеленый цвет горошин.

Кроме гибридологического метода в генетике используют: генеалогический – составление и анализ родословных; цитогенетический – изучение хромосом; близнецовый – изучение близнецов; популяционно-статистический метод – изучение генетической структуры популяций.

Закон единообразия гибридов первого поколения, или первый закон Менделя. Успеху работы Менделя способствовал удачный выбор объекта для проведения скрещиваний – различные сорта гороха. Особенности гороха:

Относительно просто выращивается и имеет короткий период развития; Имеет многочисленное потомство, благодаря чему легко прослеживаются статистические закономерности в гибридном поколении; Имеет большое количество хорошо заметных альтернативных признаков (окраска венчика – белая или красная; окраска семядолей – зеленая или желтая; форма семени – морщинистая или гладкая; окраска боба – желтая или зеленая; форма боба – округлая или с перетяжками; расположение цветков или плодов – по всей длине стебля или у его верхушки; высота стебля – длинный или короткий); Является строгим самоопылителем, в результате чего имеет большое количество чистых линий, устойчиво сохраняющих свои признаки из поколения в поколение. Имеет семь пар хромосом в диплоидном наборе.

Генетическая символика, предложенная Г. Менделем и другими учеными и используемая для записи результатов скрещиваний в настоящее время: Р – родители; G – гаметы; F – потомство, число внизу или сразу после буквы указывает на порядковый номер поколения (F1 – гибриды первого поколения – прямые потомки родителей, F2 – гибриды второго поколения – возникают в результате скрещивания между собой гибридов F1); х – значок скрещивания; ♂ – мужская особь; ♀ – женская особь; А – доминантный признак; а – рецессивный признак.

Мендель предположил существование единиц (факторов) наследственности, отвечающих за каждый признак (термин ген предложил использовать Иогансен в 1909 г.). До Менделя, согласно теории эволюции Ч. Дарвина и А. Уоллеса, считалось, что при скрещивании потомство наследует промежуточные признаки родительских организмов, происходит их смешивание. По Менделю, эти факторы не смешиваются, и потомство наследует один фактор от одного, и второй фактор от второго родителя в неизменном виде. Это представление не соответствовало учению эволюционистов о причинах изменчивости и сначала не нашло понимания среди ученых.

Сорт гороха с желтыми семенами он обозначил АА, с зелеными семенами – аа. Сорт с генотипом АА образует гаметы, в которые попадает один наследственный признак А, это гомозигота по доминантному признаку. Сорт с зелеными семенами с генотипом аа – гомозигота по рецессивному признаку, так как образует один сорт гамет а. Гибриды, образующиеся при слиянии гамет имеют генотип Аа – гетерозиготы, и образуют половину гамет с геном А, половину – с а.

Мендель свои исследования начал с изучения наследования всего лишь одной пары альтернативных признаков, взял сорта гороха с желтыми и зелеными семенами и произвел их искусственное перекрестное опыление: у одного сорта удалил тычинки и опылил их пыльцой другого сорта. Гибриды первого поколения имели желтые семена. Аналогичная картина наблюдалась и при скрещиваниях, в которых изучалось наследование других признаков: при скрещивании растений, имеющих гладкую и морщинистую форму семян, все семена полученных гибридов были гладкими, от скрещивания красноцветковых растений с белоцветковыми – все красноцветковые. Мендель пришел к выводу, что у гибридов первого поколения из каждой пары альтернативных признаков проявляется только один, а второй как бы исчезает. Признак, проявляющийся у гибридов первого поколения, Мендель назвал доминантным (преобладающим) и обозначал такой признак заглавной буквой; противоположный, подавляемый признак – рецессивным и обозначал прописной буквой.

Позже выявленная закономерность была названа законом единообразия гибридов первого поколения, или законом доминирования. Это первый закон Менделя: при скрещивании двух организмов, относящихся к разным чистым линиям (двух гомозиготных организмов), отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных признаков, все первое поколение гибридов (F1) окажется единообразным, и будет нести признак одного из родителей.

Итак, при моногибридном скрещивании гомозиготных особей, имеющих разные значения альтернативных признаков, гибриды являются единообразными по генотипу и фенотипу.

Генетическая схема записи:

Р ♀АА X ♂аа

желтые зеленые

12 Следующая ⇒