Наследственность в биологии
Наследственность – это способность живых организмов передавать признаки своим потомкам и реализовывать особенности развития в потомстве.
Эта способность позволяет живым существам сохранять характерные видовые черты. Исследованием закономерностей наследственности и изменчивости занимается такая как наука как генетика. Ее основоположником считают Г. Менделя, который проводил опыты по скрещиванию различных сортов гороха между собой и установил целый ряд законов наследования, которые легли в основу дальнейших весьма значимых генетических исследований. Основной заслугой Менделя также считается тот факт, что он разработал гибридологический метод анализа исследования признаков организмами. В основе данного метода есть несколько тенденций:
Статья: Наследственность в биологии
- скрещиваются особи с наличием альтернативных признаков;
- признаки гибрида анализируются без учета остальных параметров;
- ведется количественный учет гибридов.
Законы наследственности
Мендель проводил моногибридное скрещивание по одной паре признаков и установил закон единообразия гибридов 1 поколения. Этот закон говорит о том, что при скрещивании особей, отличающихся по одной паре признаков, потомство получается одинаковым или единообразным по генотипу и фенотипу. Такой закон назвали правилом доминирования и установили, что один признак проявляется, а второй подавляется.
Если же потомки первого поколения скрещиваются между собой, то второе поколение отличается исчезнувшим ранее признаком. Такое явление получает название правила расщепления или второго закона Менделя.
Второй закон Менделя гласит: при скрещивании гибридов первого поколения между собой, во втором поколении расщепляются доминантные или рецессивные признаки. Расщепление устанавливается в соотношении 3 к 1 по фенотипу и 1 к 2 к 1 по генотипу.
Такое расщепление можно трактовать с помощь принципа чистоты гамет или содержания в нем одного гена из альтернативной пары. В половую клетку попадает только один ген из альтернативной пары.
Цитологической основой расщепления признаков при моногибридном скрещивании является расхождение гомологичных хромосом к полюсам в анафазе митоза.
Генотип – это совокупность генов организма.
Фенотип – это синтетическое единство всех внешних признаков организма.
Поскольку Мендель использовал в своих опытах разные способы скрещивания, то в конечном счете он пришел к полигибридному скрещиванию, при котором особи отличаются друг от друга по более чем двум парам признаков. Во всех случаях проявляются три закона Менделя: правило единообразия, правило расщепления и правило независимого наследования. Закон независимого наследования: каждая пара признаков наследуется независимо друг от друга. В потомстве идет расщепление по фенотипу 3 :1 по каждой паре признаков.
Следует отметить тот факт, что закон независимого наследования оправдывает себя только, если гены рассматриваемых пар расположены в разных парах гомологичных хромосом. Гомологичные хромосомы схожи между собой по:
- форме;
- размерам;
- группам сцепления генов.
Негомологичные хромосомы ведут себя независимо друг от друга при мейотическом делении. Их расхождение к полюсам в анафазе носит случайный характер. Поэтому можно сделать вывод о том, что именно независимое наследование имеет колоссальное эволюционное значение.
Также наследственность может проявляться в так называемой сцепленной форме. Организм любого вида имеет большое разнообразие признаков, которое подкрепляется несколькими тысячами генов. При этом число хромосом относительно невелико (например, у человека 23 пары), в связи с чем гены вынуждены располагаться по группам (в сотнях и тысячах штук). Закономерности наследования генов в сцепленной форме исследовал Т. Морган, который назвал такие гены группой сцепления. Количество групп сцепления в клетке равно гаплоидному набору хромосом.
Закон сцепленного наследования говорит о том, что гены, расположенные в одной хромосоме, наследуются совместно. В дальнейшем Морган также проводил ряд исследований и установил, что сцепление может быть не всегда абсолютным или полным. Причиной этому становится такое явление как кроссинговер.
Кроссинговер – это явление обмена участками между гомологичными хромосомами.
Кроссинговер происходит в профазе перового деления мейоза, он нарушает сцепление и ведет к появлению особей с новыми комбинациями признаков. Частота протекания кроссинговера сильно варьирует в зависимости от расстояния между генами. Чем ближе расположены гены по отношению к друг другу, тем менее вероятен кроссинговер между ними. Также наблюдается обратная зависимость. Такая закономерность применяется в процессе создания генетических карт хромосом, которые позволяют по вероятности кроссинговера рассчитать положение генов внутри хромосомы. Расстояние между генами можно рассчитать по определённой формуле, а именно: X = (A + C) / N x 100, где X — расстояние между генами (в морганидах), А и С - количество кроссовертных особей, N - общее число особей. Следует помнить, что 1 процент кроссинговера равен 1 морганиде.
Таким образом, наследственность является одним из базовых свойств живых организмов. Благодаря наличию наследственности у живых организмов становится возможной передача признаков потомкам, сохранение генетического набора хромосом в постоянном виде, но появление разнообразия генов, а следовательно, высокой степени адаптации к постоянно меняющимся условиям среды.
Наследственность может иметь различные формы и ее механизмы несколько отличаются в зависимости от эволюционной при надёжности живых организмов. Но при этом она всегда предоставляет некоторую часть эволюционного материала для естественного отбора, а также позволяет закрепить признаки в ряду поколений, которые имеют высокую степень адаптивной значимости. Изучение закономерностей наследственности является перспективной задачей современной генетической науки и ее актуальной практики.
