Примеры вопросов, обсуждающих закон кажущегося отклонения Менделя.
Пендаулуан
Законы генетической наследственности Менделя стали основой современной генетики. Грегор Мендель, чешский монах, установил основные правила, объясняющие, как признаки передаются из поколения в поколение, посредством экспериментов на гороховых растениях. Однако в более сложном мире биологии часто встречаются отклонения от этих фундаментальных законов. Одним из таких явлений является кажущееся отклонение от законов Менделя.
Очевидные отклонения от законов Менделя возникают, когда закономерности генетического наследования не соответствуют классическим законам Менделя. Эти отклонения могут быть вызваны различными факторами, такими как взаимодействие генов, более сложные аллельные взаимоотношения и так далее. В этой статье будут рассмотрены несколько примеров проблем, связанных с кажущимися отклонениями от законов Менделя, и способы их анализа.
Пример вопроса 1: Эпистаз
Эпистаз — это явление, при котором эффект одного гена маскируется другим геном, не являющимся его аллелем. Это часто приводит к фенотипам, не соответствующим закону расщепления Менделя. Вот несколько примеров проблем, связанных с эпистазом:
Вопрос: У роз цвет цветков определяется двумя генами. Ген А, если он функционален, производит красный пигмент. Ген В, если он функционален, необходим для активации гена А. Если ген В отсутствует или нефункционален, ген А не будет производить пигмент, даже если он присутствует. Какова вероятность того, что растение с генотипом AaBb получит красные цветки?
Обсуждение: В данном случае ген B эпистатичен по отношению к гену A. Для того чтобы цветок был красным, должен существовать как минимум один функциональный аллель A и один функциональный аллель B. Давайте проанализируем возможные комбинации генотипов, которые могли бы это подтвердить:
– Генотип AaBb приведет к появлению красного фенотипа, поскольку функциональны как ген A, так и ген B.
– Другие комбинации, такие как Aabb или aaBb, не приведут к появлению красных цветков, поскольку для их получения необходимо взаимодействие между двумя генами.
Вероятность появления растения с красными цветками зависит от комбинации функциональных аллелей А и В. Если составить генетическую таблицу для AaBb x AaBb, то вероятность появления растения с красными цветками (доминантного по обоим генам) составит 9 из 16. Таким образом, вероятность появления красных цветков равна 9/16.
Пример вопроса 2: Летальный аллель
Летальный аллель — это аллель, оказывающий летальное воздействие на несущего его индивида, обычно в гомозиготном состоянии. Этот тип летального аллеля может влиять на ожидаемое фенотипическое соотношение в соответствии с законами Менделя.
Вопрос: У мышей ген желтой шерсти (Y) доминирует над геном серой шерсти (y). Однако аллель YY является летальным, вызывая преждевременную смерть. Если скрестить двух гетерозиготных мышей (Yy), каково будет соотношение жизнеспособных фенотипов?
Обсуждение: В скрещивании Yy x Yy классический закон Менделя предсказывает соотношение 3:1, но в данном случае необходимо учитывать летальный эффект:
– YY: Смертельно опасен, не родится
– YY: Жёлтый
– гг: Серый
Выживут только особи Yy и yy:
– Количество особей Yy (выделены желтым) составляет две трети от общего числа ныне живущих (2 из 3).
– Число особей yy (серые) составляет одну треть от общего числа живых особей (1 из 3).
Фенотипическое соотношение выживших мышей составило 2:1.
Пример вопроса 3: Сцепление генов
Гены, расположенные близко друг к другу на одной хромосоме, могут не подчиняться закону независимого расщепления Менделя из-за их склонности к совместному наследованию; это явление известно как сцепление генов.
Вопрос: У плодовых мушек гены, отвечающие за окраску тела (черная или коричневая) и размер крыльев (нормальный или замедленный), расположены на одной хромосоме и сцеплены. Например, генотип BbNn демонстрирует сцепление между аллелями B (черный) и N (нормальный) и b (коричневый) и n (замедленный). Если скрестить двух мушек с генотипом BbNn, как будут различаться полученные фенотипы, если частота кроссинговера составляет 20%?
Обсуждение: Когда гены на одной хромосоме сцеплены, аллели генов, расположенных близко друг к другу, как правило, группируются во время образования гамет. Однако рекомбинация или кроссинг-овер могут их разделить.
– Поскольку вероятность кроссинговера составляет 20%, остальные 80% будут следовать стандартной схеме сцепления.
– Из тех 80%, которые следуют схеме сцепления, объединение гамет приведет к появлению большего количества фенотипов, в зависимости от того, какой из них ближе.
– В результате скрещивания (20%) получаются потомки с новыми фенотипами.
Давайте разберем комбинацию фенотипов:
– При мажоритарном сцеплении (80%): доминантные фенотипы, соответствующие родителям (нормальный черный и отсталый коричневый).
– При рекомбинации (20%): появляются новые фенотипы: замедленная черная и нормальная коричневая краска.
Для получения соотношения фенотипов мы проводим расчет на основе этого процентного соотношения.
заключение
Очевидные отклонения от законов Менделя становятся важными для понимания в контексте более сложных генетических процессов. Эпистаз, летальные аллели и сцепление генов — это лишь несколько примеров состояний, влияющих на наследование признаков и часто приводящих к фенотипическим соотношениям, отличающимся от ожидаемых на основе простых законов Менделя. Понимание этих отклонений позволяет нам более точно предсказывать и понимать генетическое наследование у организмов. Изучение этих вопросов имеет неоценимое значение для углубления понимания генетики и эволюционной биологии.
