Гипотеза чистоты гамет. Законы наследования признаков Менделя

Гипотеза чистоты гамет была выдвинута чешским ученым Грегором Менделем, который изучал закономерности наследования в живых организмах. Суть гипотезы заключается в следующем.

Суть гипотезы

Гетерозиготная особь несет в себе два аллельных гена: рецессивный и доминантный. Фенотип проявляется доминантным геном, но рецессивный ген при этом не теряется и не изменяется при передаче потомству.

Грегор Мендель — основоположник гипотезы чистоты гамет

Клетки в организме, за исключением гамет, имеют парные хромосомы (диплоидный набор), в гомологичных участках которых находятся аллельные гены, определяющие свойства потомства. Половые клетки, размножаясь путем мейоза, получают гаплоидный набор хромосом. Лишь одна из парных хромосом, с определенным аллельным геном, попадет в новообразованную половую клетку. Так гаметы сохраняют «чистоту», имея одну аллель, обусловливающую будущие характеристики потомства.

Гибридологический метод исследования

Мендель основал гибридологический метод исследования (основной метод генетики), который дает возможность судить о генетическом строении предков, за счет анализа потомства. С помощью проведенных исследований, ученый смог сформировать три закона наследования признаков, которые подтверждают гипотезу чистоты гамет.

Закон 1. Единообразие гибридов первого поколения

В результате скрещивания гомозиготных организмов, аллели которых кодируют разные свойства признака, всё потомство будет иметь один фенотип.

Мендель многократно проводил исследования: использовал  в опытах семена гороха (желтые и зеленые семена давали в потомстве только зеленые окрас), пурпурные и белые цветы (проросшие растения дали без исключений пурпурный цвет). Это натолкнуло Менделя на мысль о доминировании одних признаков над другими. Так появилось разделение аллелей на доминантные и рецессивные.

Закон 2. Расщепления признаков во втором поколении

При скрещивании гетерозигот первого поколения, во втором наблюдается закономерное расщепление и проявление фенотипа в соотношении 3:1. Потомство гетерозиготных родителей получит три варианта генотипа (Аа, АА, аа) и два фенотипа. Такое распределение идет за счет наличия доминантной аллели, которая проявляется и в гомо-, и в гетерозиготном состоянии. Термин расщепление означает распределение между потомством генетической информации родителей, наследование или доминантных, или рецессивных признаков.

Основные условия необходимые для действия второго закона:

• Совершается множество скрещиваний, для получения большого количества потомков;
• генотип родителей обязательно гетерозиготный;
• гаметы с разными аллелями, свободно скрещиваются межу собой;
• образовавшиеся зиготы способны к выживанию в равной степени.

Второй закон подтверждает гипотезу чистоты гамет: каждая гамета несет один аллельный признак, аллельные гены гетерозигот не влияют друг на друга, не изменяются, количество новообразованных половых клеток в гетерозиготном организме с доминантными и рецессивными признаками почти равное. При слиянии мужских и женских половых клеток, аллели свободно сочетаются в новом организме.

Современные генетические исследования подтвердили предположения Г. Менделя, теперь его учение превратилось из гипотезы в закон чистоты гамет.

Закон 3. Независимое наследование признаков

Результатом скрещивания диплоидных организмов, несущих по две пары аллелей, будет наличие во втором поколении независимого комбинирования исходных характеристик.

Так дигетерозигота дает такие сочетания в гаплоидных половых клетках: Ав, АВ, Ва, ав. Они могут образовывать диплоидные клетки с разными комбинациями. Закон действует, когда гены, кодирующие признаки, находятся в разных хромосомах. Во время формирования гамет при мейотическом делении парные хромосомы распределяются случайным образом, а при слиянии материнских и отцовских половых клеток может получится потомство с новым сочетанием кодированных характеристик, отличающихся от родительских.

Реализация третьего закона возможна только при наличии несцепленных хромосом, когда исследуемые характеристики находятся в разных хромосомных парах.

Примером действия независимого наследования являются экспериментальные исследования Менделем белых и розовых цветов, а также желтых и зеленых горошин.

Во время исследования первый закон сработал и все представители первого поколения обладали единым фенотипом: розовые цветы с желтыми горошинами. При скрещивании гибридов первого поколения были получены следующие результаты: 9 имели розовые цветы и желтые горошины, 3 – белые цветы, желтые горошины, 3 – розовые цветы, зеленые горошины, 1 – с белыми цветами и зелеными горошинами.

Схематическое изображение третьего закона при помощи решетки Пеннета.

• А – розовые цветы (доминантная аллель);
• а – белые цветы (рецессивная аллель);
• В – желтые горошины (доминантная аллель);
• в – зеленые горошины (рецессивная аллель).