Альтернативные признаки играют важную роль в генетике и понимание их свойств необходимо для изучения закономерностей наследования. Давайте разберемся, что это такое и почему важно знать об альтернативных признаках.
1. Определение альтернативных признаков
Альтернативные признаки - это признаки, которые имеют несколько различных форм проявления. Например, цвет глаз может быть карим, голубым или зеленым. Эти варианты и называются альтернативными признаками.
В генетике под альтернативными признаками понимают аллельные гены, кодирующие противоположные варианты одного и того же признака. Так, гены могут кодировать красный или белый цвет цветка. Это и есть альтернативные признаки - красный и белый цвет лепестков.
Как правило, один из альтернативных признаков доминирует над другим. То есть при наличии обоих вариантов гена, проявится только доминантный признак. Например, красный цвет цветка доминирует над белым. Поэтому у гетерозиготного растения с генотипом Аа будут красные лепестки.
2. Виды альтернативных признаков
Различают качественные и количественные альтернативные признаки. К качественным относятся такие варианты, как цвет, форма, наличие/отсутствие признака. Они имеют четкое различие, не связанное с градациями. Количественные альтернативные признаки отличаются степенью выраженности, например высота растения.
Также выделяют полное и неполное доминирование альтернативных признаков. При полном доминировании у гетерозигот проявляется только одна форма признака - доминантная. При неполном возникает промежуточный фенотип.
3. Закономерности проявления альтернативных признаков
Наследование альтернативных признаков подчиняется законам Менделя. Рассмотрим на примере скрещивания гороха с желтым гладким и зеленым морщинистым семенами.
В первом поколении по закону единообразия гибридов все семена будут желтые и гладкие, так как эти признаки доминируют. Во втором поколении согласно закону расщепления получатся все четыре сочетания признаков. Их соотношение будет приблизительно 9 (желтые гладкие) : 3 (желтые морщинистые) : 3 (зеленые гладкие) : 1 (зеленые морщинистые).
Это и есть проявление закона независимого наследования альтернативных признаков. Каждый признак ведет себя как при моногибридном скрещивании, независимо от другого.
Для анализа результатов дигибридного скрещивания используется решетка Пеннета. В ней рассматриваются все возможные комбинации гамет и потомство, которое от них может получиться:
| ♀ | ЖГ | ЖМ | ЗГ | ЗМ |
| ♂ ЖГ | ЖГЖГ | ЖГЖМ | ЖГЗГ | ЖГЗМ |
| ЖМ | ЖМЖГ | ЖМЖМ | ЖМЗГ | ЖМЗМ |
| ЗГ | ЗГЖГ | ЗГЖМ | ЗГЗГ | ЗГЗМ |
| ЗМ | ЗМЖГ | ЗМЖМ | ЗМЗГ | ЗМЗМ |
Как видно, здесь представлены все генотипы потомства, которые могут получиться.
4. Дисперсия альтернативного признака
Дисперсия - это статистический показатель, характеризующий вариабельность признака. Для альтернативного признака он показывает, насколько часто встречаются его разные формы.
На дисперсию влияют такие факторы, как частоты аллелей в популяции, тип скрещивания, отбор. При мутационном гомеостазе дисперсия стабильна.
Дисперсию альтернативного признака можно легко посчитать, если известны частоты встречаемости его форм. Далее эти значения используются в расчетах для анализа динамики популяции.
Таким образом, дисперсия дает важную информацию о том, как ведет себя альтернативный признак в конкретной популяции. Это позволяет делать прогнозы о возможных изменениях признака с течением времени.
5. Статистика
Для анализа альтернативных признаков часто используются статистические методы. Это позволяет количественно описать особенности проявления таких признаков в популяции.
Одним из основных статистических показателей для альтернативного признака является частота встречаемости его разных форм. Если признак представлен двумя альтернативными формами A и a, то подсчитывают долю особей с каждой из них.
Также важное значение имеет соотношение особей разных генотипов, несущих альтернативные аллели – AA, Aa и aa. Это позволяет оценить генетическую структуру популяции.
6. Как измерить вариацию альтернативного признака
Для того чтобы количественно оценить вариацию альтернативного признака, используют такой статистический показатель как коэффициент вариации (CV).
Он показывает степень варьирования признака относительно среднего значения. Для альтернативного признака среднее значение соответствует частоте доминантной формы в популяции, выраженной в долях единицы или процентах.
Чем выше CV, тем сильнее варьирует альтернативный признак. Если CV меньше 10%, это говорит о небольшой вариации. От 10% до 30% - умеренная вариация. Свыше 30% - высокая.
7. Динамика альтернативных признаков
Соотношение разных форм альтернативных признаков в популяции может меняться с течением времени. Эти изменения происходят под влиянием таких эволюционных факторов, как мутации, дрейф генов, отбор.
Например, мутации могут приводить к появлению новых рецессивных аллелей. Если они нейтральны по отношению к отбору, их частота будет постепенно нарастать за счет дрейфа генов.
Также изменить соотношение разных форм альтернативных признаков может направленный отбор. Он будет способствовать увеличению частоты того варианта, который обеспечивает бóльшую приспособленность.
8. Альтернативные признаки и видообразование
Накопление альтернативных форм одного признака в разных популяциях одного вида может в конечном итоге привести к их расхождению и образованию новых видов.
Этому способствует репродуктивная изоляция. Например, у птиц самки одной цветовой морфы могут негативно реагировать на ухаживания самцов другой морфы и не скрещиваться с ними.
Так происходит постепенное разделение единой популяции на две, которые в будущем станут самостоятельными видами. Их можно будет различить как раз по альтернативным признакам.
9. Методы анализа альтернативных признаков
Для изучения особенностей альтернативных признаков и закономерностей их наследования используется целый ряд методов:
- Педигри-анализ позволяет проследить передачу признаков в родословных и выявить тип наследования.
- Близнецовый метод дает возможность оценить влияние генетических и средовых факторов.
- Методы гибридологического анализа (скрещивание, тестирование потомства) применяют для изучения характера доминирования.
- Популяционно-статистические методы используются для анализа распределения разных форм признака в популяции.
10. Ассоциации альтернативных признаков
Иногда разные альтернативные формы признаков сцеплены между собой и наследуются совместно. Такие комбинации называются ассоциациями.
Ассоциации могут быть вызваны тесным сцеплением генов, которые контролируют разные альтернативные признаки. Например, гены цвета шерсти и формы ушей у кошек расположены в одной хромосоме и часто наследуются вместе.
Также причинами ассоциаций могут быть плейотропия (один ген влияет на несколько признаков) или эпистаз (подавление одного гена действия другого).
11. Значение изучения альтернативных признаков
Исследование альтернативных признаков имеет большое фундаментальное и прикладное значение в генетике.
Во-первых, это позволяет лучше понять общие закономерности наследственности и изменчивости. Альтернативные признаки служат удобной моделью для изучения процессов доминирования, комплементации, эпистаза.
Во-вторых, знания об особенностях наследования тех или иных альтернативных форм используются на практике в селекции, медицине, криминалистике.
12. Перспективы дальнейших исследований
Несмотря на многолетнюю историю изучения, альтернативные признаки до сих пор хранят немало загадок. Остается открытым вопрос о молекулярно-генетических механизмах возникновения альтернативных форм и их эволюционном значении.
Перспективным направлением является поиск новых альтернативных признаков с помощью методов геномики и протеомики, а также исследование генетических оснований альтернативных заболеваний человека.
