Som ett resultat av forskning av forskarna K. Correns, G. de Vries, E. Cermak 1900, "återupptäcktes genetikens lagar", formulerade 1865 av grundaren av ärftlighetsvetenskapen - Gregor Mendel. I sina experiment tillämpade naturforskaren den hybridologiska metoden, tack vare vilken principerna för arv av egenskaper och vissa egenskaper hos organismer formulerades. I den här artikeln kommer vi att överväga de huvudsakliga mönstren för ärftlighetsöverföring som studerats av en genetiker.
G. Mendel och hans forskning
Användningen av den hybridologiska metoden gjorde det möjligt för vetenskapsmannen att etablera ett antal mönster, senare kallade Mendels lagar. Till exempel formulerade han regeln om enhetlighet för hybrider av den första generationen (Mendels första lag). Han pekade på faktummanifestationer i F1 hybrider av endast en egenskap som kontrolleras av den dominanta genen. Så när man korsade växter av sådd ärter, vars sorter skilde sig åt i fröfärg (gul och grön), hade alla hybrider av den första generationen endast gul fröfärgning. Dessutom hade alla dessa individer också samma genotyp (de var heterozygoter).
Split Law
Mendel fortsatte att korsa mellan individer hämtade från hybrider av den första generationen, och Mendel fick uppdelning av karaktärer i F2. Med andra ord, växter med en recessiv allel av den studerade egenskapen (grön fröfärg) identifierades fenotypiskt i mängden en tredjedel av alla hybrider. De etablerade lagarna för oberoende arv av egenskaper gjorde det alltså möjligt för Mendel att spåra mekanismen för överföring av både dominanta och recessiva gener i flera generationer av hybrider.
Di- och polyhybridkorsningar
I efterföljande experiment komplicerade Mendel villkoren för deras implementering. Nu togs växter för korsning, som skilde sig både i två och i ett stort antal par av alternativa egenskaper. Forskaren spårade principerna för nedärvning av dominanta och recessiva gener och fick delningsresultat som kan representeras av den allmänna formeln (3:1) , där n är antalet par av alternativa egenskaper som särskiljer föräldrarnas individer. Så för en dihybridkorsning kommer uppdelningen efter fenotyp i hybrider av den andra generationen att se ut så här: (3:1)2=9:6:1 eller 9:3:3: 1. Det vill säga hybrider av den andragenerationer kan fyra typer av fenotyper observeras: växter med gula släta (9/16 delar), med gula skrynkliga (3/16), med gröna släta (3/16) och med gröna skrynkliga frön (1/16 del). Således fick lagarna för oberoende nedärvning av egenskaper sin matematiska bekräftelse, och polyhybridkorsning började betraktas som flera monohybrider - "överlagrade" på varandra.
Typer av arv
Inom genetik finns det flera typer av överföring av egenskaper och egenskaper från föräldrar till barn. Huvudkriteriet här är formen av kontroll av egenskapen, utförd antingen av en gen - monogent arv, eller av flera - polygent arv. Tidigare har vi övervägt lagarna för oberoende nedärvning av egenskaper för mono- och dihybridkorsningar, nämligen Mendels första, andra och tredje lag. Nu kommer vi att betrakta en sådan form som kopplat arv. Dess teoretiska grund är Thomas Morgans teori, som kallas kromosomen. Forskaren bevisade att tillsammans med egenskaper som överförs oberoende till avkomman, finns det sådana typer av arv som autosomal och könsbunden koppling.
I dessa fall ärvs flera egenskaper hos en individ tillsammans, eftersom de styrs av gener lokaliserade på samma kromosom och placerade sida vid sida i den - en efter en. De bildar kopplingsgrupper, vars antal är lika med den haploida uppsättningen kromosomer. Till exempel hos människor är karyotypen 46 kromosomer, vilket motsvarar 23 länkgrupper. Man fann att vadju mindre avståndet är mellan generna i kromosomen, desto mindre ofta sker överkorsningsprocessen mellan dem, vilket leder till fenomenet ärftlig variation.
Hur gener som finns på X-kromosomen ärvs
Låt oss fortsätta att studera arvsmönstren, med förbehåll för Morgans kromosomteori. Genetiska studier har funnit att både hos människor och hos djur (fiskar, fåglar, däggdjur) finns det en grupp egenskaper, vars nedärvningsmekanism påverkas av individens kön. Till exempel styrs pälsfärg hos katter, färgseende och blodpropp hos människor av gener som finns på kön X-kromosomen. Defekter i motsvarande gener hos människor visar sig alltså fenotypiskt i form av ärftliga sjukdomar som kallas gensjukdomar. Dessa inkluderar hemofili och färgblindhet. Upptäckten av G. Mendel och T. Morgan gjorde det möjligt att tillämpa genetikens lagar på så viktiga områden i det mänskliga samhället som medicin, jordbruk, uppfödning av djur, växter och mikroorganismer.
Släktskapet mellan gener och egenskaperna de definierar
Tack vare modern genetisk forskning, fann man att lagarna för oberoende arv av egenskaper är föremål för ytterligare expansion, eftersom förhållandet "1 gen - 1 egenskap" som ligger bakom dem inte är universellt. Inom vetenskapen har fall av multipelverkan av gener, såväl som interaktionen av deras icke-alleliska former, blivit kända. Dessa typer inkluderar epistas, komplementaritet, polymeri. Så det visade sig att mängden hudpigmentmelatonin, som är ansvarigt för dess färg, styrs av en hel grupp av ärftliga böjelser. Ju mer dominerande gener som ansvarar för pigmentsyntesen i den mänskliga genotypen, desto mörkare blir huden. Detta exempel illustrerar en interaktion såsom polymer. I växter är denna form av nedärvning inneboende i arter av spannmålsfamiljen, där färgen på spannmålen kontrolleras av en grupp polymera gener.
Därmed representeras varje organisms genotyp av ett integrerat system. Det bildades som ett resultat av den historiska utvecklingen av en biologisk art - fylogenes. Tillståndet för de flesta egenskaper och egenskaper hos en individ är resultatet av interaktionen mellan gener, både alleliska och icke-alleliska, och de kan själva påverka utvecklingen av flera egenskaper hos organismen samtidigt.
