§ 21. Метод гібридологічного аналізу. Закони Менделя

• До змісту відповідей

ПОМІРКУЙТЕ Й ОБГОВОРІТЬ СИТУАЦІЮ

Грегор Мендель, попри те, що був монахом, здобув університетську освіту. Він навчався у Віденському університеті й прослухав курси експериментальної фізики, вищої математики, хімії, зоології, ентомології, ботаніки, фізіології, фітопатології, загальної палеонтології. Мендель захоплювався математикою й фізикою і називав себе фізиком! Як ви вважаєте, чому саме Мендель став засновником науки генетики?

Мендель поєднав біологічний дослід із точним математичним і статистичним аналізом, якого до нього ніхто не використовував у вивченні спадковості. Він досліджував успадкування чітких альтернативних ознак на чистих лініях і скрупульозно перераховував кожну насінину в кількох поколіннях тисяч рослин. Завдяки фізико-математичному мисленню він зміг побачити за числовими пропорціями сталі закони природи та передбачити існування дискретних спадкових факторів — генів.

ВІДКРИТИЙ МІКРОФОН

У першому поколінні в процесі схрещування чистих ліній рецесивна ознака не проявляється. Як ви вважаєте, за яких умов вона могла б проявитися? Які схрещування слід було б здійснити, щоб про це дізнатися?

Рецесивна ознака проявляється лише в гомозиготному стані ($aa$), коли в генотипі немає домінантної алелі. Щоб вона виявилася, потрібно схрестити гібриди першого покоління між собою ($Aa \times Aa$) шляхом самозапилення, і тоді рецесивна ознака з’явиться в 25 % нащадків другого покоління. Також можна провести аналізуюче схрещування — схрестити гібрид $Aa$ з вихідною рецесивною гомозиготою ($aa$), і тоді половина нащадків (50 %) матиме рецесивний прояв.

ЗАВДАННЯ

Порахуйте, у якому співвідношенні перебувають домінантні й рецесивні ознаки, якщо рослин із жовтим насінням було 339, а рослин із зеленим насінням — 113?

Розв’язання:
Кількість особин із домінантною ознакою (жовте насіння) — 339.
Кількість особин із рецесивною ознакою (зелене насіння) — 113.
Поділимо обидва числа на менше значення (113):
$339 / 113 = 3$
$113 / 113 = 1$

Відповідь: домінантні й рецесивні ознаки перебувають у співвідношенні 3 : 1.

ПОМІРКУЙТЕ Й ОБГОВОРІТЬ СИТУАЦІЮ

Аналіз експерименту засвідчив, що розщеплення за фенотипом у співвідношенні: 3/4 (жовті) : 1/4 (зелені). Таким чином, розщеплення за фенотипом у співвідношенні: 3 : 1. Розщеплення за генотипом у співвідношенні: 1/4 АА : 2/4 Аa : 1/4 aa. Якщо записати спрощено: 1АА : 2Аa : 1 aa. Чому розщеплення за фенотипом і генотипом у співвідношенні різнилися?

Причиною розбіжності є явище повного домінування. Домінантна алель $A$ повністю маскує прояв рецесивної алелі $a$, тому гомозиготи $AA$ і гетерозиготи $Aa$ мають однаковий зовнішній вигляд — жовтий колір насіння. Через це три різні генотипи ($1\,AA : 2\,Aa : 1\,aa$) утворюють лише два фенотипові класи: жовті ($1 + 2 = 3$) та зелені ($1$), що й дає розщеплення 3 : 1.

ЗАВДАННЯ

Порахуйте, у якому співвідношенні розщепилася кожна ознака окремо, якщо в процесі схрещування дигетерозиготних рослин, що мають жовте гладеньке насіння, виявилося 315 жовтих гладеньких насінин, 108 зелених гладеньких, 101 жовта зморшкувата та 32 зелені зморшкуваті.

Розв’язання:

1. Забарвлення насіння (жовте / зелене):
   Кількість жовтих насінин: $315 + 101 = 416$
   Кількість зелених насінин: $108 + 32 = 140$
   Співвідношення: $416 / 140 \approx 2{,}97 : 1 \approx 3 : 1$

2. Форма насіння (гладеньке / зморшкувате):
   Кількість гладеньких насінин: $315 + 108 = 423$
   Кількість зморшкуватих насінин: $101 + 32 = 133$
   Співвідношення: $423 / 133 \approx 3{,}18 : 1 \approx 3 : 1$

Відповідь: кожна пара ознак окремо розщеплюється у співвідношенні приблизно 3 : 1 (жовті до зелених як 3 : 1; гладенькі до зморшкуватих як 3 : 1).

ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ

1. Плоди томатів бувають круглими і грушоподібними. Ген круглої форми домінує. Якими є генотипи батьківських рослин, якщо з-поміж нащадків виявилося круглих і грушоподібних плодів порівну?
А АА; аа
Б Аа; аа
В Аа; Аа
Г Аа; АА

Розщеплення серед нащадків у співвідношенні $1 : 1$ (порівну) характерне для аналізуючого схрещування. Воно відбувається тоді, коли гетерозиготну особину ($Aa$ — круглі плоди) схрещують із гомозиготною рецесивною ($aa$ — грушоподібні плоди). При схрещуванні $Aa \times aa$ утворюються нащадки $Aa$ (круглі) та $aa$ (грушоподібні) у рівних частках по $50\,\%$.

Відповідь: Б (Аа; аа).

2. Від схрещування собаки чорного кольору з породистим самцем коричневого кольору отримали потомство чорного кольору. Молоду самицю чорного кольору із цього потомства схрестили з тим самим самцем. Яке потомство щодо фенотипу варто очікувати внаслідок такого схрещування?
А 75 % чорні й 25 % коричневі
Б усі чорні
В 50 % чорні й 50 % коричневі
Г 25 % чорні й 75 % коричневі

Оскільки в першому схрещуванні всі цуценята народилися чорними, чорне забарвлення є домінантним ($B$), а коричневе — рецесивним ($b$). Молода чорна самиця з першого покоління є гетерозиготною ($Bb$), а самець — рецесивною гомозиготою ($bb$). Від схрещування $Bb \times bb$ половина потомства отримує генотип $Bb$ (чорні), а друга половина — $bb$ (коричневі).

Відповідь: В (50 % чорні й 50 % коричневі).

3. У морських свинок гладка шерсть визначається рецесивним геном, скуйовджена — домінантним. Дев’ятикласник купив морську свинку зі скуйовдженою шерстю і хоче переконатися, що вона не несе генів гладкої шерсті. Якого партнера за фенотипом і генотипом треба дібрати для схрещування, щоб перевірити генотип купленої морської свинки?
А гладка гомозигота
Б гладка гетерозигота
В скуйовджена гомозигота
Г скуйовджена гетерозигота

Для перевірки генотипу особини з домінантною ознакою проводять аналізуюче схрещування. Досліджувану тварину схрещують з особиною, яка має рецесивну ознаку, тобто є гомозиготою за рецесивним алелем ($aa$ — гладка шерсть). Якщо серед нащадків з’явиться хоча б одна тварина з гладкою шерстю, куплена свинка була гетерозиготною.

Відповідь: А (гладка гомозигота).

4. Стійкість рослини вівса до сажки домінує над сприйнятливістю до цієї хвороби. Позначте фенотипи потомства, яке з’явиться від схрещування гетерозиготних імунних (тобто стійких) особин із рослинами, які уражає сажка.
А усі особини є стійкими до сажки
Б усі особини уражає сажка
В 75 % особин є стійкими до сажки, 25 % особин, які уражає сажка
Г 50 % особин є стійкими до сажки, 50 % особин, які уражає сажка

Позначимо ген стійкості як $A$, а ген сприйнятливості як $a$. Гетерозиготні стійкі рослини мають генотип $Aa$, а рослини, які уражає сажка — $aa$. У результаті схрещування $Aa \times aa$ утворюються рослини з генотипами $Aa$ (стійкі) та $aa$ (уражені) у співвідношенні $1 : 1$, тобто по $50\,\%$.

Відповідь: Г (50 % особин є стійкими до сажки, 50 % особин, які уражає сажка).

5. Ген, що зумовлює чорний колір шерсті в собак, повністю домінує над геном, який визначає коричневий колір шерсті. Існування якої пари генетичних характеристик неможливе для собак?
А чорні гомозиготи
Б коричневі гомозиготи
В чорні гетерозиготи
Г коричневі гетерозиготи

За умов повного домінування рецесивна ознака (коричневий колір шерсті) проявляється виключно в гомозиготному стані ($bb$). Будь-яка гетерозиготна особина ($Bb$) нестиме домінантний алель і тому обов’язково матиме чорну шерсть. Стан «коричнева гетерозигота» генетично неможливий.

Відповідь: Г (коричневі гетерозиготи).