§ 28. Генетика статі. Успадкування ознак, зчеплених зі статтю

• До змісту відповідей

БІОЛОГІЧНИЙ ДЕТЕКТИВ

Якщо кошеня має черепахове забарвлення, можна бути упевненим, що це кішечка, а не кіт. Коти з таким забарвленням трапляються дуже рідко. Чому так?

Ген, який відповідає за чорне або руде забарвлення шерсті у котів, розташований у Х-хромосомі. Самки мають дві Х-хромосоми (генотип XX), тому можуть бути гетерозиготними й мати одночасно алелі чорного та рудого кольору, що утворює черепахове забарвлення. Самці мають лише одну Х-хромосому (генотип XY), тому бувають або тільки чорними, або тільки рудими. Черепаховий кіт може народитися лише у випадку рідкісної генетичної аномалії, коли він має додаткову Х-хромосому (генотип XXY).

ТРЕНУЙСЯ ДУМАТИ

1. На малюнку 28.1 зображено успадкування двох різних ознак. Серед індивідів у зображених родоводах обидві ознаки проявилися лише у чоловіків. Чи можуть трапитися жінки з ознаками, позначеними на родоводах А і Б? Поясни, як успадковуються ці ознаки і чому їх називають зчепленими зі статтю.

На родоводі А ознака є рецесивною і зчепленою з Х-хромосомою, тому жінки з цією ознакою можуть трапитися, якщо успадкують рецесивний алель від обох батьків (за генотипу $X^a X^a$). На родоводі Б ознака зчеплена з Y-хромосомою, тому жінки з такою ознакою трапитися не можуть, оскільки у них відсутня Y-хромосома. Ці ознаки називають зчепленими зі статтю, оскільки гени, які їх кодують, розташовані у статевих хромосомах (Х або Y). На родоводі А ознака передається від матерів-носійок до синів через Х-хромосому, а на родоводі Б — виключно від батька до всіх його синів через Y-хромосому.

2. У мишей в Х-хромосомі виявили ген F, рецесивний алель якого (f) є летальним, і в гомозиготному стані призводить до загибелі ембріонів на ранніх етапах. Визнач співвідношення в F1 за статтю, якщо самиця — гетерозиготна? Поміркуй, чому в умові не вказано генотип самця.

Генотип самця не вказано в умові тому, що живий самець має єдиний можливий генотип — $X^F Y$, адже самці з летальним алелем ($X^f Y$) гинуть ще на ембріональному етапі. При схрещуванні гетерозиготної самиці ($X^F X^f$) із живим самцем ($X^F Y$) утворюються нащадки з генотипами: $X^F X^F$ (жива самиця), $X^F X^f$ (жива самиця), $X^F Y$ (живий самець) та $X^f Y$ (загиблий самець). Таким чином, співвідношення за статтю серед живих народжених нащадків у F1 становитиме 2 самиці : 1 самець.

ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ

1. Як і коли може визначатися стать організму?

Стать організму може визначатися до запліднення (за залежністю від розміру яйцеклітини або місця її потрапляння, як у коловерток чи попелиць), під час запліднення (у момент злиття гамет за поєднанням статевих хромосом, як у ссавців та птахів) або після запліднення (під впливом чинників довкілля, наприклад температури середовища під час розвитку ембріона, як у деяких черепах і крокодилів).

2. Поясни, чому співвідношення самиць і самців при народженні зазвичай становить 1 : 1 (скористайся мал. 28.2, с. 125).

Співвідношення самиць і самців при народженні зазвичай становить 1 : 1, тому що одна стать є гомогаметною і утворює гамети одного типу, а інша — гетерогаметною і утворює два типи гамет у рівній кількості. Наприклад, у ссавців самиці ($XX$) утворюють 100% яйцеклітин із Х-хромосомою, а самці ($XY$) утворюють 50% сперматозоїдів із Х-хромосомою і 50% із Y-хромосомою. Під час запліднення з однаковою ймовірністю утворюються зиготи $XX$ (самиці) та $XY$ (самці).

3. Склади схеми утворення гамет і запліднення для систем ZW і Х0 (орієнтуйся на мал. 28.2 і 28.3, с. 125).

Схема для системи ZW (птахи, метелики):

• Батьки (P): ♀ ZW (гетерогаметна самиця) × ♂ ZZ (гомогаметний самець)
• Гамети (G): ♀ Z, W ; ♂ Z
• Нащадки (F1):
  • ZW — 50% самиці
  • ZZ — 50% самці

Схема для системи Х0 (сарана, клопи):

• Батьки (P): ♀ XX (гомогаметна самиця) × ♂ X0 (гетерогаметний самець)
• Гамети (G): ♀ X ; ♂ X, 0 (безстатева хромосома)
• Нащадки (F1):
  • XX — 50% самиці
  • X0 — 50% самці

4. У якому з варіантів механізмів визначення статі співвідношення серед нащадків відмінне від 1 : 1? Обґрунтуй свої міркування.

Співвідношення статей, відмінне від 1 : 1, спостерігається у гапло-диплоїдній системі визначення статі (бджоли, мурахи), а також при екологічному визначенні статі після запліднення (деякі черепахи, крокодили). У гапло-диплоїдній системі самці розвиваються з незапліднених яйцеклітин шляхом партеногенезу (гаплоїдні, n), а самиці — із запліднених (диплоїдні, 2n). Оскільки вихід запліднених і незапліднених яєць регулюється поведінкою самиці або умовами середовища, кількість самиць у колонії зазвичай значно перевищує кількість самців.

5. Чи може чоловік з дальтонізмом передати цю ознаку сину? Онуку А (сину свого сина)? Онуку Б (сину своєї доньки)? Обґрунтуй.

Чоловік з дальтонізмом має генотип Xd Y.

• Синові: Ні, не може, тому що батько передає синові Y-хромосому, а ген дальтонізму розташований у Х-хромосомі, яку син отримує від матері.
• Онуку А (сину свого сина): Ні, не може, оскільки син не успадкував Х-хромосому з геном дальтонізму від батька і не може передати її своєму синові.
• Онуку Б (сину своєї доньки): Так, може, тому що чоловік передає Х-хромосому з геном дальтонізму своїй доньці, яка стає носієм гена. Донька з імовірністю 50% передає цю Х-хромосому своєму синові (онуку Б), у якого проявиться дальтонізм.

6. Які ознаки називають зчепленими зі статтю? В чому відмінність успадкування ознак, гени яких локалізовані в Х-хромосомі і в Y-хромосомі? (Скористайся мал. 28.1, с. 124.)

Ознаками, зчепленими зі статтю, називають ознаки, гени яких розташовані у статевих хромосомах (Х або Y).
Відмінність успадкування полягає в тому, що гени, локалізовані в Y-хромосомі, передаються виключно по чоловічій лінії від батька до всіх його синів і ніколи не передаються донькам. Гени, локалізовані в Х-хромосомі, передаються від матері як синам, так і донькам, а від батька — тільки донькам. Оскільки чоловіки мають лише одну Х-хромосому, рецесивні Х-зчеплені гени проявляються у них завжди, тоді як у жінок — лише у гомозиготному стані.