Закон независимого комбинирования

(НАСЛЕДОВАНИЯ) ПРИЗНАКОВ

(ТРЕТИЙ ЗАКОН МЕНДЕЛЯ)

Этот закон говорит о том, что каждая пара альтернативных при-

знаков ведет себя в ряду поколений независимо друг от друга, в ре-

зультате чего среди потомков первого поколения (т.е. в поколении F 2)

в определенном соотношении появляются особи с новыми (по срав-

нению с родительскими) комбинациями признаков. Например, в слу-

чае полного доминирования при скрещивании исходных форм, раз-

личающихся по двум признакам, в следующем поколении (F2) выяв-

ляются особи с четырьмя фенотипами в соотношении 9:3:3:1. При

этом два фенотипа имеют «родительские» сочетания признаков, а

оставшиеся два - новые. Данный закон основан на независимом по-

ведении (расщеплении) нескольких пар гомологичных хромосом. Так,

при дигибридном скрещивании это приводит к образованию у гибри-

дов первого поколения (F1) 4 типов гамет (АВ, Ав, аВ, ав), а после

образования зигот - к закономерному расщеплению по генотипу и,

соответственно, по фенотипу в следующем поколении (F2).

Парадоксально, но в современной науке огромное внимание уде-

ляется не столько самому третьему закону Менделя в его исходной

формулировке, сколько исключениям из него. Закон независимого

комбинирования не соблюдается в том случае, если гены, контроли-

рующие изучаемые признаки, сцеплены, т.е. располагаются по сосед-

ству друг с другом на одной и той же хромосоме и передаются по

наследству как связанная пара элементов, а не как отдельные элемен-

ты. Научная интуиция Менделя подсказала ему, какие признаки дол-

 

жны быть выбраны для его дигибридных экспериментов, — он выб-

рал несцепленные признаки. Если бы он случайно выбрал признаки,

контролируемые сцепленными генами, то его результаты были бы

иными, поскольку сцепленные признаки наследуются не независимо

друг от друга.

С чем же связана важность исключений из закона Менделя о неза-

висимом комбинировании? Дело в том, что именно эти исключения

позволяют определять хромосомные координаты генов (так называе-

мый локус*).

В случаях когда наследуемость определенной пары генов не подчи-

няется третьему закону Менделя, вероятнее всего эти гены наследу-

ются вместе и, следовательно, располагаются на хромосе в непосред-

ственной близости друг от друга. Зависимое наследование генов назы-

вается сцеплением, а статистический метод, используемый для анализа

такого наследования, называется методом сцепления. Однако при оп-

ределенных условиях закономерности наследования сцепленных ге-

нов нарушаются. Основная причина этих нарушений - явление крос-

синговера, приводящего к перекомбинации (рекомбинации) генов. Био-

логическая основа рекомбинации заключается в том, что в процессе

образования гамет гомологичные хромосомы, прежде чем разъеди-

ниться, обмениваются своими участками (подробнее о рекомбина-

ции — в гл. I и IV).

Кроссинговер - процесс вероятностный, а вероятность того, про-

изойдет или не произойдет разрыв хромосомы на данном конкретном

участке, определяется рядом факторов, в частности физическим рас-

стоянием между двумя локусами одной и той же хромосомы. Кроссин-

говер может произойти и между соседними локусами, однако его веро-

ятность значительно меньше вероятности разрыва (приводящего к об-

мену участками) между локусами с большим расстоянием между ними.

Данная закономерность используется при составлении генетичес-

ких карт хромосом (картировании). Расстояние между двумя локусами

оценивается путем подсчета количества рекомбинаций на 100 гамет.

Это расстояние считается единицей измерения длины гена и называ-

ется сентиморганом в честь генетика Т. Моргана, впервые описавшего

группы сцепленных генов у плодовой мушки дрозофилы — любимого

объекта генетиков. Если два локуса находятся на значительном рас-

стоянии друг от друга, то разрыв между ними будет происходить так

же часто, как при расположении этих локусов на разных хромосомах.

Используя закономерности реорганизации генетического матери-

 

* Напомним, что локусом (лат. locus - место) называется местоположение

определенного гена или маркёра (полиморфного участка ДНК) на генетической

карте хромосомы. Иногда термин «локус» неоправданно используют как синоним

понятия «ген». Такое применение его неточно, поскольку речь может идти о поло-

жении не только гена, но и маркёра, находящегося в межгенном пространстве.

 

ала в процессе рекомбинации, ученые разработали статистический

метод анализа, называемый анализом сцепления.

 

* * *

 

Законы Менделя в их классической форме действуют при нали-

чии определенных условий. К ним относятся:

1) гомозиготность исходных скрещиваемых форм;

2) образование гамет гибридов всех возможных типов в равных

соотношениях (обеспечивается правильным течением мейоза; одина-

ковой жизнеспособностью гамет всех типов; равной вероятностью

встречи любых гамет при оплодотворении);

3) одинаковая жизнеспособность зигот всех типов.

Нарушение этих условий может приводить либо к отсутствию рас-

щепления во втором поколении, либо к расщеплению в первом поко-

лении; либо к искажению соотношения различных генотипов и фено-

типов. Законы Менделя имеют универсальный характер для всех дип-

лоидных организмов, размножающихся половым способом. В целом

они справедливы для аутосомных генов с полной пенетрантностью

(т.е. 100-процентной частотой проявления анализируемого признака;

100% пенетрантность подразумевает, что признак выражен у всех носи-

телей аллеля, детерминирующего развитие этого признака) и постоян-

ной экспрессивностью (т.е. постоянной степенью выраженности при-

знака); постоянная экспрессивность подразумевает, что фенотипичес-

кая выраженность признака одинакова или примерно одинакова у всех

носителей аллеля, детерминирующего развитие этого признака.

Знание и применение законов Менделя имеет огромное значение

в медико-генетическом консультировании и определении генотипа

фенотипически «здоровых» людей, родственники которых страдали

наследственными заболеваниями, а также в выяснении степени рис-

ка развития этих заболеваний у родственников больных.

Г л а в а I I I

НЕМЕНДЕЛЕВСКАЯ ГЕНЕТИКА

Гениальность законов Менделя заключается в их простоте. Стро-

гая и элегантная модель, построенная на основе этих законов, служи-

ла генетикам точкой отчета на протяжении многих лет. Однако в ходе

дальнейших исследований выяснилось, что законам Менделя подчи-

няются только относительно немногие генетически контролируемые

признаки. Оказалось, что у человека большинство и нормальных, и

патологических признаков детерминируются иными генетическими

 

механизмами, которые стали обозначать термином «неменделевская

генетика». Таких механизмов существует множество, но в этой главе

мы рассмотрим лишь некоторые из них, обратившись к соответствую-

щим примерам, а именно: хромосомные аберрации (синдром Дауна);

наследование, сцепленное с полом (цветовая слепота); импринтинг (син-

дромы Прадера-Вилли, Энгельмана); появление новых мутации (раз-

витие раковых заболеваний); экспансия (инсерция) повторяющихся нук-

леотидных последовательностей (миотоническая дистрофия Дюшенна); на-

следование

количественных

признаков

(сложные

поведенческие

характеристики).