Взаимодействие генов. 
Решение генетических задач с использованием математических методов

Доминирование одних признаков над другими представляет собой широко распространенное, но не универсальное явление. В некоторых случаях имеет место неполное доминирование. Неполное доминирование — вид взаимодействия аллельных генов, при котором фенотип гетерозигот отличается как от фенотипа гомозигот по доминанте, так и от фенотипа гомозигот по рецессиву и имеет среднее (промежуточное) значение между ними. Полное доминирование — вид взаимодействия аллельных генов, при котором фенотип гетерозигот не отличается от фенотипа гомозигот по доминанте, то есть в фенотипе гетерозигот присутствует продукт доминантного гена. Генотип организма нельзя рассматривать как простую сумму независимых генов, каждый из которых функционирует вне связи с другими. Фенотипное проявления того или иного признака являются результатом взаимодействия многих генов. Под взаимодействием генов понимают случаи, когда фенотипическое проявление одного гена зависит от того, какие другие гены присутствуют в генотипе.

Отношение чисел фенотипов 9:3:3:1 получается при независимом расщеплении независимо действующих генов. При взаимодействии генов некоторые фенотипы становятся неразличимыми и получаются отношения типа 9:7, 9:3:4 и т. д.

Подобного рода случаи были обнаружены английским генетиком Реджинальдом Паннетом при исследовании душистого горошка. Он разводил растения с пурпурными и белыми цветками, при этом пурпурная окраска доминировала над белой. При скрещивании двух форм горошка с белыми цветками Паннет получил растения с пурпурными цветками. При скрещивании этих гибридов между собой получились растения с пурпурными и белыми цветками в отношении 9:7.

Для объяснения этого явления необходимо учитывать два факта:

1) Окраска обусловливается двумя парами генов. Вероятности пурпурных и белых цветков и соответственно.

2) Те генотипы, где нет хотя бы одного доминантного гена из каждой пары, имеют одинаковый фенотип (белые цветки). В этом случае вероятность белых цветок равна .

Такое может произойти, если ген обусловливает синтез одного вещества (исходного продукта), а ген — другого (фермента), рецессивные аллели не дают этих веществ. Для проявления пурпурной окраски цвета горошка необходимы оба вещества, так как исходный продукт дает пигмент (краситель) только в присутствии фермента. Поэтому растения с генотипами и имеют белые цветки, а их гибрид — пурпурные цветки. При скрещивании гибридов получаются растения с пурпурными и белыми цветками в отношении 9:7.

Данное расщепление фенотипов свидетельствует о существовании двух стадий реакции, конечным продуктом которых является вещество, дающее фенотипическое проявление, например, краситель. Такое взаимодействие генов называется комплементарным (дополнительным).

Комплементарность — вид взаимодействия генов, при котором признак формируется в результате суммарного сочетания продуктов их доминантных аллелей. Имеет место так же при наследовании ореховидной формы гребня у кур, синей окраски баклажанов, зеленого оперения у волнистых попугайчиков и пр.

Возможен также случай подавляющего взаимодействия генов, когда одна доминанта не дает возможности проявиться другой. Например, ген черной окраски и ген серой окраски зерен овса оба являются доминантами по отношению к белой окраске. Однако фенотип, к примеру, неотличим от фенотипа и означает черный овес, так как черный пигмент «забивает» серый.

ГРУППЫ КРОВИ.

Некоторые гены имеют три и больше аллелей, между которыми существуют различные соотношения доминантности — рецессивности. Примером множественного аллелизма может служить система групп крови у человека. Эта система предложена ученым Карлом Ландштейнером в 1900 году.

Четыре группы крови характеризуются генотипически следующим образом. В эритроцитах (красных кровяных тельцах) имеются вещества двух типов: и, называемые агглютиногенами. В плазме крови имеются вещества типов и — агглютинины. При взаимодействии антигенов и антител системы наступает склеивание эритроцитов (агглютинация), поэтому антигены и, называют агглютиногенами, а антитела и — агглютининами. Групповые антигены — это наследственные врожденные свойства крови, не меняющиеся в течение всей жизни человека. Вещество имеет свойство соединяться с веществом и выпадать в осадок. При агглютинации образуются скопления эритроцитов, которые не могут проходить через мелкие сосуды и капилляры и закупоривают их. Наступает кислородное голодание тканей, в большом количестве образуются тромбы. Чтобы кровь не выпадала в осадок, веществу в эритроцитах должно соответствовать вещество в плазме.

Согласно классификации К. Ландштейнера и Я. Янского в зависимости от наличия или отсутствия в крови конкретного человека агглютиногенов и агглютининов различают 4 группы крови:

I группа —; в эритроцитах агглютиногенов нет, в плазме содержатся агглютинины и;

II группа — ; в эритроцитах содержится агглютиноген, в плазме — агглютинин ;

III группа —; в эритроцитах находится агглютиноген, в плазме — агглютинин ;

IV группа — ; в эритроцитах обнаруживаются агглютиногены и в плазме агглютининов нет. http://www.medicinform.net/human/fisiology4₄.htm.

Группы крови определяются тремя аллелями одного гена:

• 1), обуславливающий образование вещества ;
• 2), обуславливающий образование вещества ;
• 3), не вызывающий синтез ни, ни .

В каждом организме присутствует какая-либо пара из данных аллельных генов. Их взаимодействие сводится к тому, что гены и действуют независимо друг от друга, доминантны по отношению к. При наличии трех аллелей возможно шесть генотипов, но рецессивность сводит число групп к четырем. Таким образом, генотип приводит к появлению группы крови, генотип или — к группе [], генотипы или — к группе, генотип — к группе .

//Полигены Следующий важный случай взаимодействия генов — случай совместного независимого действия многих генов (полигены). Это часто возникает, когда действие одного из таких генов выражается в синтезе определенного количества одного и того же вещества. Каждый из полигенов, участвующих в синтезе вещества, имеет разные аллели, отличающиеся друг от друга количеством синтезируемого вещества: рецессивный аллель обусловливает либо синтез меньшего количества этого вещества, либо отсутствие синтеза. Таким образом, полигены — гены, влияющие на проявление количественных признаков.

Важная особенность полимерии — суммация действия неаллельних генов на развитие количественных признаков. Если при моногенном наследовании признака возможны три варианта «доз» гена в генотипе: , ,, то при полигенных количество их возрастает до четырех и более. Суммация «доз» полимерных генов обеспечивает существования непрерывных рядов количественных изменений.

Одним из примеров наследования по типу полигенов может служить наследования цвета кожи человека. Пигментация кожи у человека определяется пятью или шестью полимерными генами. В коренных жителей Африки (негроидной расы) преобладают доминантные аллели, у представителей европеоидной расы — рецессивные. Поэтому мулаты имеют промежуточную пигментацию, но при браках мулатов у них возможно появление как более, так и менее интенсивно пигментированных детей. За цвет кожи негра ответственен черный пигмент. В его синтезе независимо принимают участие две пары генов. Генотип негра будет, генотип белого человека, соответствующий отсутствию пигмента, —. Промежуточным случаям соответствуют мулаты: генотипу с тремя доминантами — темный, генотипу с двумя доминантами — средний, генотипу с одной доминантой () — светлый.

Биологическое значение полимерии заключается еще и в том, что признаки, кодируемые этими генами, более стабильны, чем те, которые кодируются одним геном. Организм без полимерных генов был бы очень неустойчивым: любая мутация или рекомбинация приводила бы к резкой изменчивости, а это в большинстве случаев имеет неблагоприятный характер. У животных и растений есть много полигенных признаков, среди них и ценные для хозяйства: интенсивность роста, скороспелость, яйценоскость, количество молока, содержание сахаристых веществ и витаминов и т. п.