Страница 6 из 12
Рыжий цвет волос человека сопровождается появлением веснушек и более светлой кожей. За эти признаки также отвечает один ген. У людей известен ген, вызывающий одновременно дефекты ногтей и коленной чашечки. Ген серповидно-клеточной анемии встречается у человека только в рецессивной форме. Кодируемый им гемоглобин имеет измененную пространственную структуру активного центра и оказывается не в состоянии эффективно присоединять кислород.
Если этот ген появляется в генотипе в гомозиготном состоянии, то эритроциты теряют способность переносить кислород в необходимых для организма количествах, и больной погибает в раннем возрасте. Люди, гетерозиготные по этому гену, по причине неполного доминирования чувствуют себя здоровыми, и лишь при больших физических нагрузках ощущают повышенную утомляемость.
Но зато их эритроциты намного устойчивее по отношению к возбудителю малярии. Поэтому ген серповидно-клеточной анемии во много раз чаще встречается в организмах народов, населяющих те районы Африки, в которых случаи заболевания малярией особенно часты. Причина множественного действия генов заключается в том, что кодируемые ими белки, как правило, участвуют во многих взаимно не связанных биохимических процессах, происходящих в различных органах и тканях. 1.
Является ли соответствие между генами и признаками взаимнооднозначным? Докажите. 2. Что называют новообразованием при скрещивании? Приведите примеры. 3. Расскажите о комплементарности, эпистазе и полимерии. Чем они различаются? 4. Возможна ли полимерия для аллельных генов? 5.
Приведите примеры множественного действия генов. В причина этого явления? § 30. Цитоплазматическая наследственность Участие цитоплазмы в наследовании признаков сопряжено как с действием через нее ядерных генов, так и с работой внеядерных генов, расположенных в ДНК органоидов. Роль материнской цитоплазмы в наследовании признаков, кодируемых ядерными генами.
Хорошо известно, что у прудовой улитки бывают как право-, так и левозакрученные раковины. Этот признак формируется действием генов матери на свойства цитоплазмы яйцеклетки. Направление закручивания раковины определяется парой аллельных генов Dd . Гомозиготы dd закручены в левую сторону, a DD — в правую. Рассмотрим варианты скрещивания (
♀ – женские особи, ♂ – мужские особи): Р ♀ DD x ♂ dd ♀ dd x ♂DD F 1 Dd Dd Генотипы потомства совершенно одинаковы, но в первом случае раковины будут правозакрученными, а втором – левозакрученными, в соответствии с генотипом матери. В чем же дело?
Как показали эмбриональные исследования, направление закручивания определяется расположением бластомеров при дроблении яйцеклетки. В какую сторону смещаются по спирали бластомеры каждого следующего ряда, такой и сформируется раковина. Направление смещения бластомеров задается ориентацией митотического веретена деления в процессе дробления, то есть –свойствами материнской цитоплазмы.
Сперматозоиды почти не имеют цитоплазмы, и зигота улитки наследует ее от яйцеклетки. В результате фенотип прудовиков определяется не их собственным генотипом, а генотипом матери. Наследование признаков, кодируемых внеядерными генами. Митохондрии и пластиды содержат небольшие кольцевые молекулы ДНК, которые, как и ядерные, обладают способностью к репликации.
Эти органоиды воспроизводятся делением независимо от деления клетки. Их гены кодируют ряд признаков. К числу таких признаков относится пёстролистость у ночной красавицы и львиного зева. Часть хлоропластов этих растений в результате случайных нарушений ДНК теряет способность синтезировать хлорофилл, поэтому листья становятся пестрыми. Если такие хлоропласты оказываются в Цитоплазме яйцеклетки, то передаются по наследству.
Неудивительно, что наследование пестролистости не укладывайся в закономерности, открытые Менделем. Цитоплазматическое наследование признаков у многоклеточных организмов, размножающихся половым путем, осуществляется только по материнской линии по причине почти полного отсутствия цитоплазмы в мужских гаметах. Свойства цитоплазмы, как и ДНК органоидов, определяют лишь небольшую часть признаков, поэтому цитоплазматическое наследование играет второстепенную роль по сравнению с хромосомной наследственностью. 1.
Какие две группы генов определяют цитоплазматическую наследственность? 2. Почему наследование закрученности раковин прудовиков не подчиняется законам Менделя? 3. Как происходит цитоплазматическое наследование признаков, кодируемых внеядерными генами? Приведите примеры. 4. По какой причине цитоплазматическое наследование называют материнским? Глава 7.
ИЗМЕНЧИВОСТЬ И ЕЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ Изменчивостью называют свойство живых организмов существовать в различных формах (вариантах). Эти формы могут передаваться по наследству, а могут и не передаваться. В соответствии с этим различают наследственную и модификационную изменчивости. Наследственная изменчивость связана с изменением самих генов или возникновением их новых комбинаций.
Под модификационной изменчивостью понимают способность организмов изменять фенотип под влиянием внешней среды. Модификационная изменчивость не связана с изменениями генотипа и по наследству не передается. Изменчивость – основа разнообразия организмов сотворенного мира, имеющая не только эстетическое значение, но и помогающая живым существам благополучно обитать в различных внешних условиях.
Изменчивость представляет собой свойство, дополняющее наследственность. Если наследственность обеспечивает преемственность поколений, то изменчивость делает потомство несколько непохожим на родителей. Гибкая взаимосвязь наследственности и изменчивости сохраняет красоту нашего мира и его разумное многообразие. §31. Взаимодействие генотипа и внешней среды.
Модификационная изменчивость Живые существа постоянно испытывают на себе воздействие разнообразных внешних факторов. В результате активного влияния среды организмы, имеющие один и тот же генотип, по фенотипу могут существенно отличаться. Многообразие проявлений одного и того же генотипа в различных внешних условиях носит название модификационной фенотипической изменчивости.
Окраска цветов комнатного растения примулы определяется парой аллельных генов Rr . Гомозиготы RR обычно имеют красные цветки, но если в момент формирования бутонов примулу перенести в теплую (ЗО-35°С) влажную оранжерею – появляются белые цветки. Возвращение в комнатные условия не меняет их белой окраски, но вновь распускающиеся цветки снова будут красными.
Очевидно, у примулы генотип остается неизменным, а меняется только фенотип. Кролики гималайской окраски, как и альбиносы, рождаются полностью белыми. Но их мордочка, уши, лапки и хвост постепенно темнеют. Проявление гена, отвечающего у них за пигментацию, зависит от внешней температуры. В организме матери она высокая, поэтому гималайские кролики (как и сиамские котята) рождаются белыми.
В обычных условиях лапки, уши, хвост и мордочка имеют пониженную температуру и чернеют. Если у кролика на боку или на спине сбрить шерсть и содержать животное при температуре ниже 2°С, то вновь появившаяся шерстка будет черной, если же кролика поместить под согревающий компрессор, то шерстка вырастет белой. Аналогичные изменения окраски на ушах кролика происходят при температурном пороге около 26°С.
Гомологичные аллели гена гималайской окраски существуют у сиамских кошек и белых мышей. Присутствие этих генов обеспечивает сезонную смену окраски зайца-беляка, горностая, ласки и белой куропатки. Листья стрелолиста имеют разную форму в воде и на воздухе. Под водой они длинные и тонкие. Плавающие на поверхности листья – почковидные. Надводные листья имеют характерную стреловидную форму.
Причиной образования длинных листьев является слабая освещенность. Если посаженный на суше стрелолист затенить, то у него и на воздухе вырастают лентообразные листья. Аналогичным образом модифицируются листья водяного лютика. Модификационной изменчивостью является и возникновение загара на коже людей. Накопление в коже пигмента меланина придает ей темный цвет.
У альбиносов этот пигмент отсутствует, поэтому их организмы не могут защищаться от излишнего количества ультрафиолета темным цветом кожи. Развитие мускулатуры при интенсивных физических нагрузках тоже является модификационной изменчивостью. Организм приспосабливается к выполнению тяжелой работы. Как пигментация кожи, так и развитие мускулатуры имеют индивидуальные особенности, определяемые генотипом.