Мы и её величество ДНК

1 : 1 у дрозофилы

Мы уже привыкли, изучая наследственность, обращать внимание прежде всего на численные соотношения. Если сосчитать число самок и самцов в потомстве дрозофил, то окажется, что соотношения их 1:1, то есть в потомстве получается 50% самок и 50% самцов. Что это за соотношение?

Оно нам знакомо. Вспомним, что возникало оно при возвратных скрещиваниях, то есть в случаях, когда мы скрещивали геторозиготу с гомозиготой. Но каким образом оно возникает здесь?

Если взглянуть на хромосомные наборы дрозофилы самца и самки, различия будут четко видны. У дрозофилы восемь хромосом, причем три из них — вторая, третья и четвертая— у обоих полов парные, а вот с первой хромосомой дело обстоит иначе. Первая хромосома парная лишь у самки. Здесь две совершенно одинаковых палочки, каждая из которых — зеркальное отражение своего партнера. Иначе у самца. У него тоже есть одна хромосома, ничем не отличающаяся от хромосом самки. Однако партнер у нее совершенно иной — это хромосома в виде палочки с крючком. Парные хромосомы самки принято обозначать через латинские буквы X (икс). Тогда формула самки будет XX. У самца только одна Х-хромосома, а ее партнер, хромосома с крючком, обозначается через латинскую букву Y (игрек). Иначе говоря, формула самца XY. Самка гомозиготна по половой хромосоме, самец гетерозиготен. Отсюда уже легко понять, как возникает соотношение 1 : 1. Для этого достаточно написать формулы скрещивания. Самки обозначаются значком (зеркало Венеры), самцы — (меч Марса). Скрещивание будет выглядеть так:

XX × XY

Гаметы самки будут X и X, гаметы самца — X и Y, Комбинируясь, согласно закону Менделя, независимо, гаметы эти дадут равное число потомков двух типов: 50% XX — самок и 50% ХY — самцов.

Рецессивы и доминанты (Р — рецессивы; Д — доминанты).

Пестрый и белый павлины — доминантный и рецессивный признаки.

Вот откуда оно берется, соотношение 1:1.

Этот тип наследования пола носит название дрозофила-тип. Точно так же, как у дрозофилы, происходит наследственное определение пола у многих других организмов, в том числе у всех млекопитающих, включая и человека. Здесь также женский пол гомозиготен по половой хромосоме и формула его XX. А мужской пол гетерозиготен — XY.

Обратная картина наблюдается в классе птиц. У них, напротив, гомозиготен по половым хромосомам мужской пол, а женский гетерозиготен. Понятно, что это не меняет механизма наследования: результат тот же, 1 : 1. Просмотрите внимательно схему наследования у кур, и вы убедитесь в этом.

1 : 1 у кур.

Любопытны в отношении наследования пола живородящие зубастые карпы, те самые рыбы, к которым относятся гуппи. У гуппи четко выраженный дрозофила-тип: самки гомозиготны по половой хромосоме, самцы гетерозиготны. Это легко проверить на опыте. Дело в том, что в Y-хромосоме самца сосредоточены почти все гены окраски корпуса. А это значит, что независимо от породы, к которой принадлежит самка, основной рисунок корпуса у сыновей будет повторять рисунок отца, и так из поколения в поколение.

Однако у родственницы гуппи, живородящей рыбки пецилии (по-латыни она называется ксифофорус макулятус), уже иной тип, птичий: гомозиготны по половой хромосоме самцы, самки же гетерозиготны. А у меченосцев, ближайших родственников пецилии, и вовсе нет генетического механизма наследования пола. Все хромосомы у них одинаковые. С этими меченосцами генетики не мало возились и в конечном итоге пришли к выводу, что определение пола у них феногенетическое — зависит от условии развития.

О чем говорит этот разнобой, существующий у зубастых карпов? Думаю, что прежде всего о том, что генетический механизм определения пола — довольно позднее эволюционное приобретение. На ранних этапах эволюции его нет, потом он формируется у разных организмов по-разному, а окончательно устанавливается уже у относительно высокоразвитых существ.

Сцепленные с полом признаки

Нет правил без исключений, и в то же время исключения, как не что иное, правила подтверждают; с этим в генетике приходится сталкиваться очень часто. В самом деле: мы говорили о законе свободного комбинирования признаков, а потом вдруг столкнулись с группами сцепления. Оказалось, что тысячи генов «нарушают» этот закон. Однако, разобравшись, мы можем теперь утверждать: нет, не нарушают! Просто гены из одной хромосомы наследуются вместе. С открытием групп сцепления генетика лишь усложнилась, а законы Менделя не уничтожились, напротив, подтвердились фактами. После работ Моргана и его сотрудников уже нет больше нужды говорить о гипотетических наследственных задатках — теперь мы знаем, что гены находятся в хромосомах.

А вот еще одно вроде бы исключение. Если желтых мух (ген у) скрестить реципрокно с серыми, то есть желтую самку скрестить с серым самцом, а серую с желтым, то получатся разные результаты. Почему? Ведь у Менделя реципрокные скрещивания давали одинаковые результаты, и мы говорили: это закон, он подтверждает равноправие отца и матери в передаче признаков по наследству. Так почему же теперь приходится «бить отбой»?

Сразу же скажу: противоречия здесь мнимые. Разберитесь в схемах, которые я здесь приведу, и вы это поймете.

Однако схемы я буду писать не так, как раньше, не только при помощи букв, по изображая хромосомы. Так будет понятнее.

Рецессивный ген у, вызывающий желтую окраску, локализован в Х-хромосоме дрозофилы, как говорят генетики, сцеплен с полом. Эту хромосому я изображу в виде черты, вот так: —. Если она несет доминантный ген нормальной серой окраски, то будет y+, если рецессивный, то у. Ну, а Y-хромосому самца изобразим в виде черты с крючочком: . Сразу предупрежу: у дрозофилы Y-хромосома не несет каких-либо генов окраски, поэтому окраска самца во всех случаях обусловлена его Х-хромосомой, иначе говоря, самец формулы y+ будет серый, а формулы y — желтый.

А теперь запишем схемы наших реципрокных скрещивании. Разбираясь в них, советую свериться с рисунками. Так будет понятнее.

Думаю, что нет нужды далее разбирать это скрещивание. Читатель уже вооружен достаточным багажом, чтобы самостоятельно попять, как будет выглядеть второе поколение. Советую не полениться, взять в руки карандаш и продолжить схемы скрещиваний. Чтобы их было легче написать, вначале изобразите гаметы, которые образуют самцы и самки. Так, в первом случае самка образует гаметы двух типов: y и y+.

Дальше подсказывать не буду, скажу только, что в первом из реципрокных скрещиваний второе поколение будет выглядеть так: 25% желтых самок, 25% серых самок, 25% желтых самцов, 25% серых самцов. Во втором реципрокном скрещивании все самки будут серыми, а половина самцов (25% всех мух) окажется желтотелыми.

Наследование, сцепленное с полом

А вот задание для тех, кто дружен с аквариумом. Теоретическую его часть, то есть на бумаге, могут сделать все. А в том, что аквариумисты но без удовольствия проделают его на практике, я почти убежден: сам аквариумист и сам когда-то выполнял такую работу с радостью. Речь идет о реципрокном скрещивании у пецилий. Напомню, там гетерозиготны по половой хромосоме самки. Нужно взять пецилий двух пород: красную (рубру) и черную (шварца). Гены этих окрасок доминантны, сцеплены с полом и наследуются через половые хромосомы. Ген красной окраски обозначают латинской буквой R, ген черной N. Сначала напишите схему, а потом реципрокно скрестите рыб и проследите, что получится в двух поколениях. Чтобы посильнее заинтересовать, скажу: получатся, среди прочих, очень красивые красно-черные рыбки. Немцы их называют «националь»: именно таким по цвету был когда-то государственный флаг Германии. Можно ли закрепить такую породу и как это сделать, я расскажу ниже.