Краткое содержание главы

Предметом изучения генетики являются фундаментальные свойства живых организмов — наследственность и изменчивость, т. е. их способность передавать свои признаки, типы развития и обмена веществ следующему поколению, а также приобретать новые качества в процессе развития при взаимодействии с внешней средой. Рассмотрены такие ключевые понятия генетики, как генотип, ген, доминантность и рецессивность, гомозиготность и гетерозиготность, признак, фенотип, норма реакции, цитоплазматическая наследственность, эпигенетическое наследование. Охарактсризованы основные методы генетических исследований: гибридологический (метод Менделя), цитогенетический, генеалогический, близнецовый, молекулярно-биологический (метод ДНК-зондов). Честь открытия количественных закономерностей наследования признаков принадлежит чешскому исследователю Грегору Менделю. Сущность закона чистоты гамет заключается в том, что при образовании половых клеток в каждую гамету попадает только один ген из каждой аллельной пары. Закон доминирования (I закон) формулируется следующим образом: при скрещивании гомозиготных особей, отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных признаков, все потомство в первом поколении единообразно как, но фенотипу, так и, но генотипу. Содержание закона расщепления (II закона) сводится к тому, что при скрещивании особей, гетерозиготных по одной паре аллельных генов (признаков), в потомстве наблюдается расщепление по фенотипу 3:1, генотипу 1:2:1. Формулировка III закона (дигибридное и полигибридное скрещивание) имеет следующий вид: при скрещивании двух гетерозиготных особей, различающихся по двум и более парам альтернативных признаков, гены (и соответствующие им признаки) наследуются независимо друг от друга и комбинируются во всех возможных сочетаниях. Изложены дополнения к законам Менделя: неполное доминирование и множественный аллелизм. Последний характеризует разнообразие генофонда (совокупности всех вариантов каждого из генов, встречающихся у особей данного вида), т. е. является видовым, а не индивидуальным признаком. Закон Моргана (сцепленное наследование генов) утверждает, что гены, локализованные в одной хромосоме, наследуются вместе. Концепция неполного сцепления генов вносит существенную поправку в данный закон: сцепление генов в хромосоме не носит абсолютный характер, допускается возможность обмена соответствующими локусами между гомологичными хромосомами при кроссинговере. Систематизированы и охарактеризованы различные способы взаимодействия аллельных (доминирование, неполное доминирование, кодоминирование) и неаллельных генов (комплементация, эпистаз, полимерия). Рассмотрено генетическое определение пола у животных и человека. Отмечена ведущая роль определенного соотношения половых и неполовых хромосом в его механизме. Изменчивость определяется как свойство организмов изменять наследственные задатки и их проявления в процессе развития организмов при взаимодействии с внешней средой. Различают наследственную (генотипическую) и ненаследствснную (модификациониую) изменчивость. Изменения признаков организмов, происходящие под непосредственным влиянием факторов среды и не затрагивающие генотип, называются модификациями. Диапазон варьирования признака — пределы модификационной изменчивости — называется нормой реакции. Ее широта зависит от важности признака для выживания вида и обусловлена генотипом. Модификационная изменчивость характеризуется ненаследуемостью, групповым характером изменений, адекватностью (соответствием) изменений признака действию определенного фактора среды, кратковременностью. Наследственная изменчивость подразделяется на комбинативную и мутационную (мутации). Комбинативной изменчивостью называют новые сочетания наследственных задатков, возникающие благодаря случайной комбинации генов и хромосом при мейозе и оплодотворении. Мутационная изменчивость заключается в нарушениях структуры генов, хромосом или в изменении числа отдельных хромосом или целых хромосомных наборов. Характерными особенностями мутаций являются следующие: носят случайный, непредсказуемый характер как по времени и локализации, так и по типу структурных преобразований; по характеру и направленности не соответствуют фактору, который их вызывает; не имеют заведомо приспособительной направленности; носят индивидуальный характер. Благодаря постоянному мутационному процессу возникают различные варианты генов, составляющие резерв наследственной изменчивости. Селекция представляет собой науку о создании новых и улучшении существующих пород домашних животных, сортов культурных растений и штаммов микроорганизмов. Теоретическую базу селекции составляют эволюционная теория и генетика. Особое значение для селекции имеет закон гомологических рядов наследственной изменчивости Вавилова. Исходным материалом для селекции являются имеющиеся культурные формы и дикие формы (из географических центров разнообразия). Основными методами селекции являются отбор, гибридизация, искусственный мутагенез. Различают массовый и индивидуальный отбор. Гибридизация бывает близкородственная и отдаленная (межлинейная, межсортовая, межвидовая). Одно из выдающихся достижений современной селекции — разработка способов преодоления бесплодия межвидовых гибридов. Впервые это удалось осуществить в начале 1920;х гг. советскому генетику Г. Д. Карпеченко благодаря использованию для гибридизации полиплоидных форм организмов. К новейшим методам селекции относятся клеточная, хромосомная и генетическая инженерия.