Біологія. Практичний довідник. 9 клас

Закономірності спадковості, встановлені Г. Менделем

Свої основні досліди Г. Мендель проводив у період з 1856 до 1863 р. Головним матеріалом для вивчення закономірностей спадковості був горох, оскільки це рослина самозапильна, має багато культурних сортів, які стійко зберігають свої ознаки. Будова квітки дозволяє доволі легко видаляти пилок і наносити пилок інших сортів на приймочку кастрованих квіток. Сорти відрізнялись один від одного за сімома добре помітними й сприятливими для обліку ознаками, характер спадкування яких Мендель вивчав у своїх дослідах. Протягом двох років було проведено контрольну перевірку константності ознак цих сортів. Потім Мендель схрещував сорти, які були цілком константними й відрізнялись один від одного за однією, двома й трьома парами контрастних ознак, добре помітних і сприятливих для обліку. Частину гібридних рослин було схрещено з вихідними сортами, а решті рослин надано можливість самозапилюватись. У другому поколінні Мендель вивчав усі вирощені рослини й записував результати своїх спостережень таким чином, щоб легко було встановити, які саме ознаки мав будь-який з потомків певної пари батьківських форм (генеалогічні записи). Отримані таким чином дані Мендель математично аналізував, завдяки чому виявилась чітка закономірність передачі окремих ознак від батьківських форм до їх потомків у ряді послідовних поколінь. Цю закономірність Мендель сформулював у вигляді правил спадковості, які пізніше отримали назву «закони Менделя».

Моногібридне схрещування. Перший закон Менделя, або закон одноманітності гібридів першого покоління. Моногібридне схрещування — це схрещування батьківських особин, які відрізняються за однією парою альтернативних проявів ознак. У процесі схрещування сорту гороху з круглим насінням із сортом, у якого насіння зморшкувате, усі гібридні насінини були круглими, незалежно від того, який сорт використовували в якості материнського організму. Стан (алель) ознаки, який проявляється в першому поколінні, отримав назву домінантного; стан (алель), який у першому поколінні гібридів не проявляється, називають рецесивним. «Задатки» ознак (за сучасною термінологією — гени) Г. Мендель запропонував позначати літерами латинського алфавіту. Стани , які належать до однієї пари ознак, позначають тією самою літерою (домінантний алель — великою, а рецесивний — маленькою).

Оскільки всі гібриди першого покоління одноманітні, це явище стали називати першим законом Менделя, або законом одноманітності гібридів першого покоління, який формулюється так: у першому поколінні від схрещування гомозигот із домінантною та рецесивною ознаками виявляється лише домінантна ознака.

Другий закон Менделя, або закон розщеплення. Під час схрещування гетерозиготних гібридів першого покоління між собою (самозапилення або споріднене схрещування) у другому поколінні з’являються особини як з домінантними, так і з рецесивними станами ознак, тобто виникає розщеплення, яке відбувається у певних відношеннях.

Так, у дослідах Менделя на 929 рослин другого покоління виявилося 705 з фіолетовими квітками та 224 — з білими. У досліді, який враховував колір насіння, із 8 023 насінин гороху, отриманих у другому поколінні, було 6 022 жовтих і 2 001 зелених, а із 7 324 насінин, у відношенні яких враховувалася форма насінини, було отримано 5 474 гладеньких і 1 850 зморшкуватих.

Узагальнюючи фактичний матеріал, Мендель дійшов висновку, що у другому поколінні 75 % особин мають домінантний стан ознаки, а 25 % — рецесивний (розщеплення 3 : 1).

Ця закономірність отримала назву другого закону Менделя, або закону розщеплення. Відповідно цього закону, можна дійти таких висновків:

  • а) алелі гена, перебуваючи в гетерозиготному стані, не змінюють структуру один одного;
  • б) під час дозрівання гамет у гібридів утворюється приблизно однакове число гамет з домінантними і рецесивними алелями;
  • в) під час запліднення чоловічі й жіночі гамети, що несуть домінантні й рецесивні алелі, вільно комбінуються. Під час схрещування двох гетерозигот (Аа), у кожної з яких утворюється два типи гамет (половина з домінантним алелем — А, половина з рецесивним — а), необхідно очікувати чотири можливі поєднання.

Яйцеклітина з алелем А може бути запліднена з однаковою часткою ймовірності як сперматозоїдом з алелем А, так і сперматозоїдом з алелем а та яйцеклітина з алелем а — сперматозоїдом або з алелем А, або з алелем а. Отримують зиготи: АА, Аа, Аа, аа (АА, 2Аа, аа). За фенотипом особини АА і Аа не відрізняються, тому розщеплення відбувається у співвідношенні 3 : 1. За генотипом особини розподіляються у співвідношенні АА : 2Аа : аа. Якщо від кожної групи особин другого покоління отримувати потомство лише самозапиленням, то перша (АА) й остання (аа) групи (вони гомозиготні) даватимуть лише одноманітне потомство (без розщеплення), а гетерозиготні (Аа) форми даватимуть розщеплення у співвідношенні 3 : 1.

Таким чином, другий закон Менделя, або закон розщеплення, формулюється так: за схрещування двох гібридів першого покоління, які аналізуються за однією альтернативною парою станів ознаки, у потомстві спостерігають розщеплення за фенотипом у співвідношенні 3 : 1 і за генотипом у співвідношенні 1 : 2 : 1.

Результати дослідів з схрещування рослин гороху, відмінних за однією із семи ознак

Ознака (домінантні ознаки вказані першими)

F1

F2 (кількість)

F2 (%)

Домінантні

Рецесивні

Усього

Домінантні

Рецесивні

Насіння: кругле або зморшкувате

кругле

5 475

1 850

7 325

74,7

25,3

Насіння: жовте або зелене

жовте

6 022

2 001

8 023

75,1

24,9

Квітки: фіолетові або білі

фіолетові

7 05

224

929

75,9

24,1

Квітки: пазушні або верхівкові

пазушні

651

207

858

75,9

24,1

Боби: випуклі або з перетяжками

випуклі

882

299

1 181

74,7

25,3

Боби: зелені або жовті

зелені

428

152

580

73,8

26,2

Стебло: довге або коротке

довге

787

277

1 064

74,0

26,0

Усього або в середньому

14 949

5 010

19 959

74,9

25,1