На протяжении долгой истории науки изменялись представления о наследственности и изменчивости. Еще во времена Гиппократа и Аристотеля люди пытались проводить селекционирование, стараясь вывести новые типы животных, сорта растений.
При проведении подобной работы человек научился опираться на биологические закономерности наследования, но только интуитивно. И только Менделю удалось вывести законы наследования различных признаков, определив доминирующие и рецессивные признаки на примере гороха. Сегодня ученые всего мира используют его труды при получении новых сортов растений и видов животных, чаще всего применяется третий закон Менделя – дигибридное скрещивание.
Особенности скрещивания
Дигибридным называют принцип скрещивания двух организмов, которые разнятся по двум парам свойств. Для дигибридного скрещивания ученый использовал гомозиготные растения, разные по окраске и форме – они были желтые и зеленые, морщинистые и гладкие.
По третьему закону Менделя организмы различаются друг с другом по различным признакам. Установив, как наследуются признаки у одной пару, Мендель начал изучение наследования двух и более пар генов, отвечающих за определенные свойства.
Принцип скрещивания
Во время экспериментов ученый выявил, что желтоватая окраска и гладкая поверхность – это доминантные признаки, а зеленый окрас и морщинистость относятся к рецессивным. При скрещивании гороха с желтоватыми и гладкими семенами с растениями, имеющими зеленые морщинистые плоды, получается гибридное поколение F1, которое имеет желтый цвет и гладкую поверхность. После самоопыления F1, были получены F2, причем:
- Из шестнадцати растений, девять имели гладкие семена желтого оттенка.
- Три растения были желтыми и морщинистыми.
- Три – зелеными и гладкими.
- Одно растение было зеленым и морщинистым.
Во время этого процесса был выведен закон независимого наследования.
Результат эксперимента
Перед открытием третьего закона Мендель установил, что при моногибридном скрещивании родительских организмов, различающихся одной парой признаков, можно получить во втором поколении два типа в соотношении 3 и 1. При скрещивании, когда используется пара с двумя парами различных свойств, во втором поколении получается четыре вида, причем три из них одинаковые, а один - другой. Если продолжить скрещивание фенотипов, то при следующем скрещивании получится восемь экземпляров разновидностей с соотношением 3 и 1, и так далее.
Генотипы
Выводя третий закон, Мендель открыл четыре фенотипа у гороха, скрывающие девять разных генов. Все они получили определенные обозначения.
Расщепление по генотипу в F2 при моногибридном скрещивании происходило по принципу 1:2:1, иными словами, было три различных генотипа, а при дигибридном скрещивании – девять генотипов, а при тригибридном скрещивании формируется потомство с 27 различными видами генотипов.
После проведения исследования ученый сформулировал закон независимого наследования генов.
Формулировка закона
Долгие опыты позволили ученому сделать грандиозное открытие. Изучение наследственности гороха позволило создать следующую формулировку третьего закона Менделя: при скрещивании пары особей гетерозиготного типа, которые различаются друг с другом по двум и больше парам альтернативных свойств, гены и прочие признаки передаются по наследству независимо друг от друга в соотношении 3 к 1 и сочетаются во всех возможных вариациях.
Основы цитологии
Третий закон Менделя применим в тех случаях, когда гены располагаются в различных парах гомологических хромосом. Допустим, А представляет собой ген желтоватой окраски семян, а – это зеленая окраска, В – гладкий плод, в – морщинистый. При скрещивании первого поколения ААВВ и аавв получают растения с генотипом АаВв и АаВв. Этот вид гибрида получил отметку F1.
При формировании гамет из каждой пары генов-аллель в нее попадает только один, при этом может произойти так, что вместе с А попадает гамета В или в, а ген а может соединиться с В или в. В результате получается только четыре вида гамет в равных количествах: АВ, Ав, ав, аВ. При анализе результатов скрещивания видно, что удалось получить четыре группы. Так, при скрещивании каждая пара свойств при распаде не будет зависеть от другой пары, как при моногибридном скрещивании.
Особенности решения задач
При решении задач вы должны не только знать, как сформулировать третий закон Менделя, но и помнить:
- Правильно определять все гаметы, которые образуют родительские экземпляры. Это возможно только при понимании чистоты гамет: как тип родителей содержит две пары генов-аллелей по одной на каждый признак.
- Гетерозиготы постоянно образуют четное количество сортов гамет, равное 2n, где n – гетеро-пары аллельных типов генов.
Понять то, как решаются задачи, легче на примере. Это поможет быстрее освоить принцип скрещивания по третьему закону.
Задача
Допустим, у кошки черный оттенок доминирует над белым, а короткая шерсть на длинной. Какова вероятность рождения короткошерстных черных котят у особей дигетерозиготных по указанным признакам?
Условие задачи будет выглядеть так:
А – шерсть черная;
а – шерсть белая;
в – длинная шерстка;
В – короткая шерстка.
В результате получаем: ж – АаВв, м – АаВв.
Остается только решить несложным путем задачу, разделив все свойства на четыре группы. В результате получиться следующее: АВ+АВ =AABB и т. д.
Во время решения учитывается, что ген А или а одного кота всегда соединяется с геном А или а другого, а ген В или в только с геном В или в другого животного.
Остается только оценить результат и можно узнать, сколько и каких котят получится при дигибридном скрещивании.
