Закони Менделя: алель — це основа спадкування

Той факт, що всі живі організми, починаючи від амеби і закінчуючи людським видом, мають клітинну будову, загальновідомий. Однак далеко не кожен замислюється над тим, як відбувається поява нових істот, за якими законами природи спадкуються ті чи інші ознаки. Так, може, настав час освіжити в пам’яті забуті зі шкільного курсу біології основи генетики, найважливішої для еволюції науки?

Значення генів

В основі живих клітин лежить генетичний матеріал — нуклеїнові кислоти, що складаються з повторюваних нуклеотидів, які, в свою чергу, представлені сумою азотистої основи, фосфатної групи і п’ятивуглецевого цукру, рибози або дезоксирибози. Такі послідовності є унікальними, тому в світі і не знайдеться двох абсолютно однакових живих істот. Однак набір генів є далеко не випадковим, і дістається він від материнської клітини (у організмів з безполим типом розмноження) або обох батьківських (з статевим типом). У разі людини і багатьох тварин остаточне угруповання генетичного матеріалу відбувається в момент утворення зиготи внаслідок злиття жіночих і чоловічих статевих клітин. Надалі цей набір і програмує розвиток всіх тканин, органів, зовнішніх рис і частково навіть рівень майбутнього здоров’я.

Основні терміни

Мабуть, найважливішими поняття генетики як науки є спадковість і мінливість. Завдяки першому явищу всі живі організми продовжують свої види і підтримують світові популяції, а друге допомагає еволюціонувати шляхом додавання нових ознак і витіснення тих, хто втратив значимість. Відкрив все це і заклав основи генетики Грегор Мендель, австрійський ботанік і біолог, який жив і працював на благо науки в другій половині XIX століття. Закони своєї теорії спадковості він відкривав шляхом якісного аналізу і дослідів на рослинах. Зокрема, найбільш часто він використовував саме горох, оскільки в ньому було легко виділити алель. Це поняття означає альтернативну ознаку, тобто унікальну послідовність нуклеотидів, що дає один з двох варіантів прояву ознаки. Наприклад, червоні або білі квіти, довгий або короткий хвіст і так далі. Однак серед них варто розрізняти й інші важливі терміни.

Перший закон Менделя

Домінантний (чільний, переважаючий) і рецесивний алель (пригнічений, слабкий) — дві ознаки, що впливають один на одного і проявляються за певними правилами, а точніше, за законами Менделя. Так, перший з них свідчить, що всі гібриди, отримані в першому поколінні, будуть нести тільки одну ознаку, отриману від батьківських організмів і переважаючий серед них. Наприклад, якщо домінантний алель — це червоний забарвлення кольорів, а рецесивний — білий, то при схрещуванні двох рослин з цими ознаками отримаємо гібриди тільки з червоними квітками.

Такий закон вірний, якщо батьківські рослини будуть чистими лініями, тобто гомозіготними. Однак варто вказати і на те, що в першому законі є невелика поправка — кодомінування ознак, або неповне домінування. Дане правило говорить про те, що не всі ознаки мають суворо переважаючий вплив на інші, а можуть проявлятися одночасно. Наприклад, у батьківських особин з червоними і білими квітками з’являється покоління з рожевим забарвленням пелюсток. Це відбувається тому, що хоч домінуючий алель — це червоний колір, але він не має повного впливу на рецесивний, білий. А тому і з’являється третій вид забарвлення внаслідок змішання ознак.

Другий закон Менделя

Справа в тому, що кожен ген позначається двома однаковими літерами латинського алфавіту, наприклад «Аа». При цьому заголовна означає домінантну ознаку, а маленька — рецесивну. Таким чином, гомозіготні алелі позначаються «аа» або «АА», оскільки несуть одну і ту ж ознаку, а гетерозіготні — «Аа», тобто вони несуть в собі зачатки обох батьківських ознак.

Власне, на цьому і був побудований наступний закон Менделя — про розщеплення ознак. Для цього досвіду він схрестив дві рослини з гетерозіготними алелями, отримані в першому поколінні першого досвіду. Таким чином, він отримав прояв обох ознак. Наприклад, домінантний алель — це пурпурові квітки, а рецесивний — білі, їхні генотипи «АА» і «аа». При схрещуванні їх у першому досвіді він отримав рослини з генотипами «Аа» і «Аа», тобто гетерозіготні. І при отриманні вже другого покоління, тобто «Аа» + «Аа», отримуємо «АА», «Аа», «Аа» і «аа». Тобто, проявляються як пурпурові, так і білі квіти, причому, у співвідношенні 3:1.

Третій закон

І останній закон Менделя — про незалежне спадкування двох домінуючих ознак. Розглянути його найлегше на прикладі схрещування між собою різних сортів гороху — з гладким жовтим і зморщенистим зеленим насінням, де домінуючий алель — це гладкість і жовтий колір.

У підсумку ми отримаємо різні комбінації цих ознак, тобто аналогічні батьківським, а крім них — жовті зморшкові та зелені гладкі насіння. При цьому фактура горошин не залежатиме від їх кольору. Таким чином, ці дві ознаки будуть успадковуватися без впливу один на одного.