Для лучшего понимания закономерностей наследования признаков организмов и возникновения новых, учащимся предлагается научиться решать различные генетические задачи. Но иногда кажется, что, решив задачу по заготовленной схеме, вы уже разбираетесь в генетике.
Так вот, моя задача научить вас решать задачи осознанно, с полным понимание существа производимых действий. Именно не трафаретное мышление, а решение задач с полным пониманием всех произносимых слов и используемых генетических терминов.
Для этого сначала вспомним значения всех используемых терминов, причем восприятие их должно быть комплексным, поскольку непонимание хотя бы одного из них повлечет за собой неадекватное видение всей картины наследственности в целом.
Так скорее же, мои дорогие, в путь! Я просто уверен, что через несколько минут все встанет на свои места и вы поймете, что познать закономерности наследования признаков – вовсе не сложно. Зато сколько новых секретный граней «обустроенности» жизни на нашей планете вам будет открыто!
Не устану повторяться: «Все связано со всем». Если на первых же уроках по генетике учитель биологии пытался заинтересовать (заинтриговать) вас работами Грегора Менделя – поистине гениально- титанической личности 19 века, то вы уже были просто «обречены», чтобы понимать смысл передачи наследственных признаков организмов от родителей потомкам.
Ну и понятно, если этих попыток не было, то вы, даже имея в душе желание узнать самые основы жизни, вынуждены долго самостоятельно «барахтаться» в груде абстрактных генетических терминов, пока не наступит понимание всей логической цепочки.
Мне «с Менделем» (как в прочем и с Морганом, и Вавиловым) повезло. Как бы скучно, а вернее никак, не проходили уроки биологии по генетике в школе (учитель просто говорила открыть такой-то параграф учебника и тупо читать), окошечко в мир генетики для меня уже давно было приоткрыто моей мамой. Она преподавала генетику в университете.
Так вот, кто действительно хочет именно понимать, как решать задачи по генетике, а не действовать лишь по предложенной схеме, советую хорошо вникнуть в определения всего нескольких генетических терминов.
Сначала сделаю небольшое отступление. Кто понимает, что такое хромосомы ядра клетки и как они связаны с термином ДНК, могут его не читать.
Что такое дезоксирибонуклеиновая кислота – ДНК? Носитель наследственной информации, находится в ядре клетки. Это органические макромолекулы, состоящие из нуклеотидов и включающие множество участков, называемых генами. Таким образом, можно сказать, что ДНК представляет собой совокупность генов.
Ген, как известно, несет информацию о каком-либо белке. От белков же зависят все признаки организма. Опуская в цепочке терминов: ген → белок → признак слово «белок», мы и имеем связь: ген → признак.
Почему же при решении генетических задач мы говорим о каких-то локусах в хромосамах, говоря, что там находятся гены. Так где же находятся гены? В хромосомах или всё же в ДНК?
Хромосома – это транспортная форма ДНК (существует в клетке лишь во время деления ядра клетки при митозе или мейозе). В хромосоме ДНК сильно спирализована (скручена), окружена белками-гистонами и совершенно не приспособлена участвовать в выполнении своей основной роли биологической матрицы: транскрипции всех видов РНК и синтеза белков (как во время всей жизни клетки в интерфазе).
Зато хромосомы идеально приспособлены для того чтобы во время деления ядра клетки равномерно распределиться по полюсам клетки и оказаться в дальнейшем при цитокинезе в двух новых клетках.
Для чего привожу такое пространное отступление в сторону описания терминов ДНК и хромосомы. Дело в том, что по опыту преподавания знаю: многие и не задумывались что это, в принципе, одно и тоже. Отсюда и полное абстрагирование, невозможность соотнести гены в ДНК с генами (локусами) в хромосомах.
Вот еще на что хочу обратить ваше внимание: почти все задачи по генетике касаются изучения наследования признаков у диплоидных форм жизни организмов.
А диплоидными, то есть с двойным набором хромосом (2n) являются все виды многоклеточных организмов, обладающие половым размножением.
Все же одноклеточные организмы: бактерии (прокариоты), зеленые водоросли, дрожжи и простейшие – являются гаплоидными (n) формами жизни.
Что значит диплоидные? Все клетки диплоидных организмов содержат двойной набор хромосом (2n). В клетках диплоидного организма каждой хромосоме есть парная ей хромосома или гомологичная.
А какие хромосомы являются гомологичными или парными? Это такие хромосомы каждый участок которых несет одни и те же аллельные гены.
Итак, мы хорошо помним, что аллельные гены или парные гены – гены, отвечающие за проявление одного и того же признака (например, признак цвета) и находящиеся в идентичных (тех же самых) участках парных или гомологичных хромосом.
Но аллельные гены двух парных хромосом могут быть как идентичны друг другу (аллель желтого цвета и аллель желтого цвета или аллель зеленого цвета и аллель зеленого цвета семян гороха), так и находиться в разном, альтернативном состоянии (аллель желтого цвета и аллель зеленого цвета).
Так вот, если аллельные гены находятся в одном состоянии (желтый и желтый или зеленый и зеленый), то генотип такого организма называют гомозиготным по данному признаку (сразу по многим признакам организм не может быть гомозиготным!).
Если аллельные гены находятся в разных альтернативных состояниях (желтый и зеленый), то генотип такого организма называют гетерозиготным по данному признаку.
Гомозигота (термин справедлив лишь для одной или нескольких конкретных изучаемых нами пар аллельных генов) – диплоидная клетка, аллельные гены которой находятся в одном и том же состоянии.
Гетерозигота (термин так же справедлив лишь для одной или нескольких конкретных изучаемых нами пар аллельных генов) – диплоидная клетка, аллельные гены которой находятся в альтернативных (разных) состояниях.
Поэтому, хотя и говорим «парные или гомологичные» хромосомы, но совершенно ли идентичны эти парные гомологичные хромосомы:
а) да, они совершенно идентичны, если иметь в виду лишь само разнообразие признаков или названия этих признаков, закодированных в них: если у одной хромосомы с одного края последовательно "записаны" аллели генов А, B, C, D и т. д., то и у другой, гомологичной ей, с того же края будут "записаны" аллели генов А, B, C, D и т. д.
б) нет, они всё же разные, так как признаки (цвет, форма, размер), могут находиться как в гомозиготном (например, обе гомологичные хромосомы несут аллели только желтого цвета семян или обе несут аллели только зеленого цвета), так и гетерозиготном (в одной хромосоме находится аллель, отвечающий за проявление желтого цвета семян, а в парной гомологичной ей хромосоме – аллель зеленого цвета семян) состояниях.
Уже несколько раз был упомянут термин генотип – это еще одно из важнейших краеугольных определений генетики.
Не случайно привожу все эти термины вместе, так как исторически они имели разную трактовку, но нам надо знать их четкое определение, чтобы всегда правильно понимать условия задач и возможности их решения.
Генотипом называют совокупность всех генов многоклеточного диплоидного организма (обратите внимание, пишу именно «генов», а не признаков, что важно помнить, чтобы хорошо понимать отличие генотипа от фенотипа).
Значит генотип диплоидных организмов по какому-то одному признаку будет всегда записываться двумя буквами, поскольку все клетки диплоидного организма, развиваются из зиготы (оплодотворенной сперматозоидом яйцеклетки), имеющей двойной набор хромосом (один набор хромосом в зиготе от матери, другой – от отца).
Поэтому, когда в задании говорится, что генотип родителей или потомства по такому-то признаку такой-то, мы должны понимать, что речь идет о соматических клетках (всех клетках тела кроме половых) диплоидных организмов с двойным, парным набор хромосом.
А что же такое геном? Кажется, что-то еще более глобальное, чем генотип. А зря так кажется. Итак, надо запомнить, что геномом обладают гаплоидные организмы и гаметы, то есть геном – это половинный (1n) набор хромосом (а значит и генов) относительно генотипа.
Почему же так важно знать отличия этих терминов при решении генетических задач? Составляя схему решения задачи, что мы пишем в первой строке? Генотипы, участвующих в размножении родителей. Если изучается наследование одного признака (моногибридное скрещивание или более правильно говорить моногенное наследование), то вписываем обязательно два аллеля гена (две буквы) в генотип каждого родителя.
А что записывается во второй строке? Половые клетки родителей, то есть их гаметы, образовавшиеся в результате мейоза (редукционного деления). То есть мы пишем ГЕНОМ гамет (ни в коем случае нельзя произнести «генотип» гамет).
Итак, гаметы обладают геномом (то есть половинным набором хромосом от диплоидного набора или, что равносильно, произнести «одинарным» набором хромосом). То есть гаметы всегда гаплоидные, а значит всегда чистые. В них не может быть двух аллелей одного признака.
Если изучается наследование одного признака, то в гамету вписываем лишь один аллельный ген (одну букву).
Осталось вспомнить что подразумевается под термином фенотип организма. Если генотип – совокупность всех генов, то фенотип – это лишь незначительная часть генотипа.
Фенотип – это лишь те гены, которые реализовались в определенные признаки в течение жизни организма.
При решении генетических задач важно не забывать, что фенотип организма – это словесное описание изучаемого признака (признаков), «портрет» организма, а генотип – это буквенное обозначение аллелей генов, отвечающих за проявление этого признака.