Многие из нас слышали о доминантных и рецессивных генах – неких скрытых в нашем геноме цепочках нуклеотидов, которые отвечают за наследственные признаки. Как они взаимодействуют между собой? Что такое доминирование и каким оно бывает? Почему рецессивные аллели не всегда подавляются доминантными? Эти вопросы занимают ученых со времен открытия генов.
История исследования
Взаимодействие аллелей всегда представляло большой интерес для генетиков. В ходе исследований было установлено, что существуют различные типы взаимодействия генов – полное доминирование, сверхдоминирование, множественный аллелизм, неполное доминирование и кодоминирование.
По праву прозванный отцом современной генетики, Грегор Мендель первым заинтересовался законами передачи наследственных признаков. В ходе своих знаменитых экспериментов по гибридизации растений гороха, Мендель заметил, что скрещивание желтых и зеленых горошин не дает в результате промежуточного признака. В первом поколении все горошины были желтыми. Сам Мендель тогда не мог пояснить результаты своего блестящего эксперимента. Теоретическое основание появилось гораздо позже, после возрождения интереса к генетике и открытия элементарной единицы наследственности – гена. Именно от него зависит цвет горошины, форма носа, цвет глаз, рост, наличие наследственных заболеваний у человека.
Вернемся к эксперименту Менделя. За желтую окраску горошин отвечает ген А, за зеленую – а. При скрещивании двух разных чистых линий расщепление будет следующим:
Р: АА х аа
F1: Аа Аа Аа Аа
Несмотря на то, что в генотипе всех получившихся в результате скрещивания растений был ген и желтой, и зеленой окраски, в итоге проявилась только желтая. Иначе говоря, доминантный признак полностью заглушил рецессивный. Точно так же наследовалась и форма горошин – гладкая преобладала над морщинистой. Именно этот пример и отображает полное доминирование генов – подавление доминантным признаком рецессивного при наличии в генотипе обоих из них.
Примеры полного доминирования
Скрещивание различных по окраске растений – не единственная область, где проявляется полное доминирование. Примеры этого типа взаимодействия можно привести и из области генетики человека: если у одного из родителей карие глаза, у второго – голубые, и оба гомозиготны по этим признакам, то у всех детей будут карие глаза.
Аналогичным образом наследуется наличие резус-фактора, полидактилия, веснушки, темный цвет волос. Все эти признаки доминантны и не дадут проявиться в фенотипе рецессиву.
Полное доминирование имеет большое значение в наследовании генетических заболеваний. Большинство из них (болезнь Тея-Сакса, болезнь Урбаха-Вите, болезнь Гюнтера), наследуются по аутосомно-рецессивному типу, то есть при наличии в генотипе нормального гена (доминантного) мутантная аллель себя не проявит.
О неполном доминировании
Неполное доминирование – один из видов взаимодействия генов, часто встречающийся в природе. При нём рецессивная аллель подавляется доминантной не полностью, и в фенотипе проявляется новый, промежуточный признак. Яркий пример неполного доминирования – окраска цветов космеи. Если скрестить красное растение с белым, то в первом поколении расщепление по фенотипу будет следующим: 1(АА):2(Аа):1(аа). То есть один цветок будет красным, один белым, и два розовыми. Последние представляют собой пример неполного доминирования, так как доминантный признак, красный цвет, подавил рецессивный не полностью. В результате в организме проявляется влияние обоих генов.
Неполное доминирование характерно не только для космеи, но и для многих других цветов: львиного зева, тюльпанов, гвоздик.
Сверхдоминирование
Сверхдоминирование – интересный и в чем-то парадоксальный тип взаимодействия генов, при котором в фенотипе гетерозиготного организма (Вв) доминантный ген проявляет себя интенсивнее, чем в фенотипе гомозиготы (ВВ). Сверхдоминирование встречается в природе не так часто, как полное доминирование. Примером может служить мутация гена НВВ, благодаря которой снижается риск заболеть малярией.
Кодоминирование
Существует еще несколько интересных типов взаимодействия генов, и один из них – кодоминирование. В этом случае доминантная аллель не маскирует и не подавляет рецессивную, и в фенотипе оба признака в определенной степени проявляют себя.
Проще всего понять явление кодоминирования на примере красно-белых цветков рододендрона, или ночной красавицы. Такая окраска получается при скрещивании красного и белого цветков, и хотя красный пигмент является доминантным, он не заглушает аллель, отвечающую за белую окраску. Так и получаются необычные двухцветные цветы с генотипом Аа.
В качестве примера кодоминирования служит механизм наследования групп крови. Пусть у одного из родителей вторая группа крови (IAIA), а у второго третья (IВIВ), тогда у ребенка будет четвертая группа, которая не является промежуточной между второй и третьей, с генотипом IAIВ.
