Йоркширский терьер

Немного генетики

Все живое состоит из клеток, и зарождение новой жизни также начинается с одной клетки – оплодотворенного яйца. Организация клетки внешне очень проста. Она содержит ядро, состоящее из хромосом – особых нитевидных образований, веществами которых являются нуклеиновые кислоты и белки. Ядро погружено в цитоплазму клетки, где в сложной структурной и биохимической системе совершаются биологические синтезы и энергетические процессы. Тело клетки покрыто оболочкой. В ядре хранится наследственная информация не только о свойствах и признаках данной клетки, но и об особенностях организма в целом. Главное значение хромосом в том, что они являются носителями генов, под контролем которых находятся все признаки организма.

Число, размер и форма хромосом строго индивидуальны для каждого биологического вида (кариотип). Так в ядрах клеток человека их – 46, шимпанзе – 48, крысы – 42, мыши – 40, собаки – 78 и т. д.

Тот факт, что все числа четные, не случаен, так как хромосомы в клетках представлены парами. Таким образом, у собаки 39 пар хромосом. Каждый ген располагается в строго определенном месте (локусе) своей хромосомы. Большинство генов имеет несколько различных форм, называемых аллеломорфами или аллелями. Аллели занимают одинаковое положение в хромосомах данной пары и участвуют в одних и тех же процессах. Например, один из генов, контролирующих окрас шерсти у ньюфаундленда, представлен двумя аллелями, из которых один определяет черный окрас, другой – коричневый. У организма парные гены могут быть одинаковыми или различными. Когда они одинаковые, организм является гомозиготным по данному гену, или просто гомозиготой, если разные – организм гетерозиготен.

В организме взрослых животных существует два типа клеток: соматические – клетки тела, и зародышевые, иначе – половые клетки, или гаметы. Именно в соматических клетках хромосомы представлены парами, т. е. имеют так называемый диплоидный (2п) набор. Гаметы несут только по одной из парных хромосом, такой набор называется гаплоидным (п). При оплодотворении происходит слияние гамет, в результате чего образуется диплоидная зигота. Половину набора хромосом зигота получает от матери (через яйцеклетку), вторую половину – от отца (через сперматозоид). Размножение составляет одну из главных сторон жизни, благодаря чему осуществляется преемственность между родительскими особями и потомством.

В основе всех форм размножения лежит клеточное деление. Точно так же путем деления происходит развитие зародыша из зиготы. Процесс деления клеток называется митозом.

Все клетки, образовавшиеся друг от друга путем митоза, содержат одинаковый набор хромосом, а вместе с ними и генов, какой имела исходная клетка. Следовательно, митоз обеспечивает точную передачу всей наследственной информации в ряду поколений.

Путем деления клеток и сложных преобразований, называемых органогенезом, зигота превращается в плод, который в определенное время появляется на свет. В каждой клетке нового организма, например, щенка йоркширского терьера, присутствуют те же гены, которые были «заложены» в гаметах, образовавших зиготу. Однако, не все гены находятся в активном состоянии. Так гены, определяющие цвет шерсти, не функционируют в клетках сердца, а гены, определяющие форму глаз, не работают в печени и т. д.

По мере роста и созревания наш новый организм начинает в свою очередь продуцировать половые клетки (гаметы). При образовании гамет в яичниках самок и в семенниках самцов, то есть в половых железах, происходит особый вид деления, называемый мейозом, или редукционным делением. В результате мейоза из одной исходной диплоидной клетки образуются четыре гаплоидных. У самцов все четыре гаплоидные клетки превращаются в сперматозоиды, а у самок сильно разрастается только одна, в которой откладывается запас питательных веществ для будущего зародыша, и она превращается в яйцеклетку, другие три гаплоидные клетки дегенерируют. Какая из четырех клеток превратится в яйцеклетку – дело случая. В процессе мейоза происходит обмен гомологичными участками между парными хромосомами (кроссинговер).

Каждая гамета несет одну из парных хромосом, в которой перетасованы гены бабушек и дедушек.

В совокупности митоз и мейоз обеспечивают непрерывность жизни, однако, если митоз обеспечивает стабильность, то мейоз является неограниченным источником генетической изменчивости, что обусловлено в первую очередь возникновением новых сочетаний аллелей в результате кроссинговера, затем случайным распределением гомологичных хромосом при образовании половых клеток, и наконец, случайной встречей мужской и женской гамет при оплодотворении. Такая изменчивость не порождает кардинальных изменений в генотипе, последние возникают в результате мутаций.

Едва ли существуют в организме признаки, которые не контролируются генами. В гаметах нет готовых миниатюрных органов, в них заложена генетическая информация, обусловливающая возможность развития определенных признаков и свойств будущего организма. Каждый ген определяет последовательность аминокислот в первичной структуре определенного белка. На самом деле в живом организме все значительно сложнее, и наряду с классической формулой «один ген – один признак» в природе запрограммированы и другие возможности: «один ген – несколько признаков» и наоборот, несколько генов могут определять один специфический признак.

Гены оказывают влияние как на самые основные жизненные процессы, так и на их внешние проявления. Они действуют на каждой стадии развития организма и в течение всей жизни. В целом фенотип животного (совокупность всех свойств организма) формируется в результате взаимодействия генотипа (совокупность всех генов организма) с окружающей средой. Те из них, кто лучше приспособлен к условиям жизни, преуспевают, другие погибают или не оставляют после себя потомства. Среда никогда не может вывести фенотип за пределы детерминированные генотипом, но в природе преуспевание одних и гибель других ведет к изменениям частот аллелей и генотипов. В практике разведения основная ответственность ложится на плечи селекционеров-заводчиков.

Грамотный кинолог может найти способ исключить или значительно снизить нежелательные изменения в генотипе породы, или наоборот, закрепить желаемые признаки.

Основоположником современной генетики принято считать выдающегося ученого XIX века Г. Менделя. Основой для формирования законов наследственности Менделю послужили опыты по скрещиванию различных сортов гороха, но эти же законы полностью применимы по отношению ко всему животному миру, в том числе и к собакам. Известно, что у собаки 78 хромосом, которые содержат тысячи генов, предающихся из поколения в поколение в неизменном виде (мы не касаемся здесь вопроса о мутациях). Совокупность всех наследственных факторов (генов) в диплоидном наборе хромосом называется генотипом. Однако, этот термин используют в более узком смысле для обозначения тех генов, наследование которых является предметом изучения.

Все гены одной хромосомы образуют группу сцепления и при образовании половых клеток попадают в одну гамету, то есть наследуются вместе. В процессе оплодотворения партнерные гены (отвечающие за один и тот же признак аллельные гены) объединяются в зиготе и новый организм начинает жизнь, имея двойной набор генов – один, полученный от матери, другой – от отца.

Разведенцам в первую очередь нужно знать о генах, носителях признаков, имеющих доминантно-рецессивные отношения. Доминантным называется ген, который в гетерозиготном состоянии подавляет действие своего рецессивного аллеля.

Мендель достиг успеха благодаря совершенно по тем временам новому, разработанному им гибридологическому методу: во-первых, он не учитывал весь многообразный комплекс признаков у родителей, а анализировал наследование по отдельным альтернативным признакам, во-вторых, проводил строгий количественный учет наследования каждого альтернативного признака и в-третьих, он исследовал не только первое поколение, но и характер наследования у гибридов второго поколения.