Примерни въпроси, обсъждащи закона за видимото отклонение на Мендел
Пендахулуан
Законите на Мендел за генетичното наследство са се превърнали в основата на съвременната генетика. Грегор Мендел, чешки монах, установява основните правила, обясняващи как се наследяват черти от поколение на поколение, чрез експерименти върху грахови растения. В по-сложния свят на биологията обаче често се срещат отклонения от тези фундаментални закони. Едно такова явление е видимото отклонение от законите на Мендел.
Видими отклонения от законите на Мендел възникват, когато генетичните модели на наследяване не съответстват на класическите закони на Мендел. Тези отклонения могат да бъдат причинени от няколко фактора, като например генни взаимодействия, по-сложни алелни връзки и т.н. Тази статия ще обсъди няколко примера за проблеми, включващи видими отклонения от законите на Мендел и как да ги анализираме.
Примерен въпрос 1: Епистаза
Епистазата е феномен, при който ефектът на един ген е маскиран от друг ген, който не е негов алел. Това често води до фенотипове, които не отговарят на закона за сегрегация на Мендел. Ето някои примери за проблеми, свързани с епистазата:
Въпрос: При розите цветът на цветовете се определя от два гена. Ген А, ако е функционален, произвежда червен пигмент. Ген B, ако е функционален, е необходим за активиране на ген А. Ако ген B липсва или е нефункционален, ген А няма да произвежда пигмент, дори и да е наличен. В растение с генотип AaBb, каква е вероятността да се получи растение с червени цветове?
Дискусия: В този случай ген B е епистатичен на ген A. За да бъде цветето червено, трябва да има поне един функционален алел A и един функционален алел B. Нека анализираме възможните комбинации от генотипове, които биха могли да подкрепят това:
– Генотипът AaBb ще произведе червен фенотип, защото и двата гена, A и B, са функционални.
– Други комбинации като Aabb или aaBb няма да произведат червени цветове, защото изискват взаимодействие между двата гена.
Вероятността за растение с червени цветове е комбинация от функционални алели A и B. Ако създадем генетична таблица за AaBb x AaBb, вероятността за растение с червени цветове (доминиращо и в двата гена) е 9 от 16. Така вероятността за получаване на червени цветове е 9/16.
Примерен въпрос 2: Летален алел
Летален алел е алел, който има летален ефект върху индивида, който го носи, обикновено когато е хомозиготен. Този тип летален алел може да повлияе на очакваното фенотипно съотношение според законите на Мендел.
Въпрос: При мишките генът за жълтата козина (Y) е доминантен над гена за сивата козина (y). Алелът YY обаче е летален, причинявайки преждевременна смърт. Ако две хетерозиготни мишки (Yy) се кръстосат, какво е съотношението на жизнеспособните фенотипове?
Дискусия: При кръстосване Yy x Yy, класическият закон на Мендел би предсказал съотношение 3:1, но в този случай трябва да вземем предвид леталния ефект:
– YY: Смъртоносен, няма да се роди
– Yy: Жълто
– гг: Сиво
Само индивиди Yy и yy ще оцелеят:
– Броят на индивидите Yy (жълти) е две трети от общия брой живи (2 от 3).
– Броят на индивидите yy (сив) е една трета от общия брой живи (1 на 3).
Фенотипното съотношение на оцелелите мишки беше 2:1.
Примерен въпрос 3: Генна връзка
Гените, разположени близо един до друг на една и съща хромозома, може да не следват закона на Мендел за независима сегрегация поради склонността им да се унаследяват заедно; това е известно като свързване.
Въпрос: При плодовите мушици гените за цвета на тялото (черен или кафяв) и размера на крилата (нормален или забавен) са разположени на една и съща хромозома и са свързани. Например, генотипът BbNn показва връзка между алелите B (черен) и N (нормален) и b (кафяв) и n (забавен). Ако две мухи BbNn бъдат кръстосани, как ще се сравнят получените фенотипове, ако процентът на кръстосване е 20%?
Дискусия: Когато гените на една и съща хромозома са свързани, алелите на гени, разположени близо един до друг, са склонни да се групират по време на образуването на гамети. Рекомбинацията или кръстосването обаче могат да ги разделят.
– Тъй като има 20% вероятност за възникване на кръстосване, останалите 80% ще следват стандартния модел на свързване.
– От 80%, които следват модела на свързване, комбинирането на гамети ще произведе повече фенотипове, което от двете е по-близко.
– Резултатите от кръстосването (20%) дават потомство с нови фенотипове.
Нека разгледаме комбинацията от фенотипове:
– С мажоритарна връзка (80%): Доминантни фенотипове, които съответстват на родителите (нормално черно и изостанало кафяво).
– С рекомбинация (20%): Появяват се нови фенотипове на забавено черно и нормално кафяво.
За да получим съотношението на фенотипа, правим изчислението въз основа на този процент.
Заключение
Очевидните отклонения от законите на Мендел стават важни за разбиране в контекста на по-сложната генетика. Епистазата, леталните алели и генното свързване са само няколко примера за състояния, които влияят върху начина, по който се унаследяват чертите, и често водят до съотношения на фенотипа, които се различават от очакваните въз основа на прости закони на Мендел. Чрез разбирането на тези отклонения можем по-точно да предвидим и разберем генетичното унаследяване в организмите. Изучаването на тези въпроси е безценно за развиване на по-задълбочено разбиране на генетиката и еволюционната биология.
