Підручник з Біології. 9 клас. Задорожний - Нова програма

30. Ознака як результат взаємодії генів

Ви вже знаєте, що таке ген, і знайомі з поняттями генотипу й фенотипу. Пригадайте, яку будову має ген. Що таке алелі гена? Як відбувається успадкування ознак згідно із законами Менделя?

Утворення ознак

Для того щоб в організму з’явилася певна ознака, частіше за все повинно відбутися кілька різних процесів. Наприклад, у мухи дрозофіли (класичного об’єкта досліджень учених-генетиків) забарвлення очей обумовлене наявністю в них двох пігментів — яскраво-червоного й коричневого. Для вироблення кожного з них має відбутися декілька біохімічних реакцій. Кожну з цих реакцій каталізує окремий фермент, який кодується окремим геном. І порушення будь-якого з них позначається на забарвленні очей дрозофіли (мал. 30.1).

Взаємодія генів

Ознаки, які визначаються одним геном, називають моногенними. Але навіть вони можуть утворюватися внаслідок взаємодії. Ви вже ознайомилися з цим явищем, коли розглядали поняття неповного домінування алелі в.

Відомо багато випадків, коли ознака або властивості організму визначаються двома або більше різними генами, які взаємодіють між собою. Але слід пам’ятати, що взаємодіють не самі гени, а молекули білків або РНК, утворення яких вони забезпечують. Під час взаємодії неалельних генів відбувається відхилення від менделівських закономірностей розщеплення за фенотипом у нащадків.

Мал. 30.1. Різноманітність забарвлення очей у дрозофіл

Мал. 30.2. Комплементарна взаємодія генів

Розрізняють такі основні типи взаємодії генів: комплементарність, епістаз і полімерія. Крім того, окремо розглядають модифікуючу дію гена (плейотропію), яка проявляється у визначенні одним геном різних ознак.

Комплементарність

Під час комплементарної взаємодії генів розвиток ознаки відбувається лише у випадку, коли кожний із неалельних генів має хоча б по одному домінантному алелю.

Наприклад, у визначенні форми плода у гарбуза беруть участь два гени — А і В. Якщо певна рослина має в кожному з цих генів хоча б один домінантний алель, то форма її плодів буде дископодібною. А утвориться така форма внаслідок взаємодії домінантних алелів двох генів. Тобто дископодібні плоди мають будь-які особини з генотипом А—В—.

Якщо один із генів буде представлений рецесивною гомозиготою, а другий матиме хоча б один домінантний алель (особини з генотипами ааВ- і A-bb), то комплементарна взаємодія не відбудеться і плоди матимуть сферичну форму. Особина з обома генами у стані рецесивної гомозиготи матиме видовжені плоди (мал. 30.2).

Епістаз

У разі епістатичної взаємодії генів домінантний або рецесивний алель одного гена пригнічує прояв домінантного алеля іншого гена. Відповідно, розрізняють домінантний і рецесивний епістаз.

Наприклад, у собак домінантний алель гена А забезпечує чорне забарвлення, а рецесивний — коричневе. А домінантний алель гена І взагалі блокує синтез відповідних ферментів і спричиняє появу палевого забарвлення.

Тому особини з генотипами А-іі будуть мати чорну шерсть, з генотипами А—І— або ааI— — палеву, а з генотипом ааіі — коричневу (мал. 30.3, с. 122).

Мал. 30.3. Епістатична взаємодія генів

Полімерія

У разі полімерної взаємодії генів для прояву ознаки необхідна наявність хоча б одного домінантного алеля в будь-якого з кількох генів. Ці гени виконують одну функцію (наприклад, забезпечують синтез одного пігменту), але можуть розташовуватися в різних хромосомах. Їх називають полімерними генами.

Мал. 30.4. Полімерна взаємодія генів

Полімерні гени зазвичай визначають кількісні ознаки (розмір, забарвлення тощо). Діють вони, доповнюючи один одного, тому їх зазвичай позначають однаковими літерами латинського алфавіту, додаючи нижній числовий індекс для того, щоб розрізняти гени між собою. Наприклад, A1A1a2a2 або A1a1A2A2.

За цим механізмом відбувається успадкування кольору насіння у пшениці та кольору шкіри у людини. Так, у разі успадкування кольору насінин пшениці взаємодіють два полімерні гени, кожен з яких має по два алелі. А забарвлення насінин обумовлене кількістю домінантних алелів цих генів. Чим більше домінантних алелів, тим більша інтенсивність червоного забарвлення. У рецесивних гомозигот насіння біле, а в особин із генотипом A1A1A2A2 воно темно-червоне (мал. 30.4).

Колір шкіри у людини визначається кількома генами. Але головну роль у цьому процесі відіграють чотири полімерні гени. Чим більше в них домінантних алелів, тим більше виробляється пігменту меланіну, який надає шкірі відповідного забарвлення. Найтемнішу шкіру мають люди з генотипом а найсвітлішу — з генотипом a1a1a2a2a3a3a4a4.

Ознаки живих організмів у більшості випадків визначаються не одним геном, а кількома. Навіть взаємодія алелів одного гена може спричинити формування нової ознаки, наприклад, за неповного домінування алеля. Взаємодія неалельних генів також може зумовити формування ознак. Прикладами таких взаємодій є явища комплементарності, епістазу й полімерії.

Перевірте свої знання

1. Чому в природі є багато варіантів забарвлення очей у дрозофіли? 2. У якому випадку нова ознака може сформуватися під час взаємодії алелів одного гена? 3. Як відбувається взаємодія генів у випадку: а) комплементарності; б) епістазу; в) полімерії? 4. Чому більшість ознак організмів контролюється не одним геном, а кількома? 5. Розв’яжіть генетичну задачу. У рослини ген А визначає забарвлення оцвітини. Домінантний алель А забезпечує червоне забарвлення, а рецесивний алель а — біле. Домінування є неповним, і гетерозиготи мають рожеве забарвлення оцвітини квіток. Які генотипи й фенотипи будуть мати гібриди від схрещування двох гетерозиготних особин? 6*. Чому під час взаємодії різних генів відбувається відхилення від менделівських закономірностей розщеплення?