Г. Мендель та його дослідження

Як відомо, основні закономірності спадковості встановив видатний чеський учений Грегор Мендель. Успіху його роботи сприяв вдалий вибір об'єкта досліджень – гороху посівного. Відомо багато сортів цієї культурної рослини, які відрізняються різними станами певних спадкових ознак (забарвленням насіння, квіток, довжиною стебла, поверхнею насіння тощо). Її життєвий цикл короткий, що дає змогу прослідкувати передачу спадкової інформації нащадкам протягом багатьох поколінь. Горох посівний – самозапильна рослина, тому нащадки кожної особини є чистими лініями, оскільки унеможливлюється неконтрольоване перехресне запилення. Чисті лінії – це генотипно однорідні нащадки однієї особини, гомозиготні за більшістю генів й одержані у результаті самозапліднення.

Гомозиготною (від грец. гомос – рівний, однаковий та зиготос – сполучений разом) називають диплоїдну або поліплоїдну клітину (особину), гомологічні хромосоми якої несуть однакові алелі певного гена.

Водночас горох можна штучно перехресне запилити, що робить можливим гібридизацію. Схрещуючи (гібридизуючи) чисті лінії між собою, Г. Мендель діставав гібридні (гетерозиготні) форми.

Гетерозиготною (від грец. гетерос – інший) називають диплоїдну або поліплоїдну клітину (особину), гомологічні хромосоми якої містять різні алелі певного гена.

Таким чином, Г. Мендель застосував гібридологічний метод досліджень. На відміну від своїх попередників він чітко визначав умови експерименту: серед різноманітних спадкових ознак виділяв одну (моногібридне схрещування), дві (дигібридне) чи більшу кількість (полігібридне) і простежував прояв різних станів цих ознак у фенотипах кількох послідовних поколінь. Результати досліджень були оброблені математично, що дало можливість встановити закономірності передачі спадкових ознак у ряді поколінь при статевому розмноженні (його попередники намагалися прослідкувати успадкування всіх ознак організмів, тому їм не вдалося виявити його закономірності).

Закон одноманітності гібридів першого покоління

Свої дослідження Г. Мендель розпочав з моногібридного схрещування: він схрестив дві чисті лінії гороху, що давали насіння жовтого та зеленого кольорів (батьківські особини умовно позначаються латинською літерою Р – від лат. парентес – батьки). Насіння рослин, одержаних від такого схрещування (гібриди першого покоління – F₁ – від лат. філії – сини) виявилося одноманітним – жовтого кольору. Тож у фенотипі гібридів першого покоління проявився лише один із двох станів ознаки – домінантний, що і дало назву виявленій закономірності.

Закон розщеплення ознак

У подальшому Г. Мендель схрещував гібриди першого покоління, їхні нащадки (гібриди другого покоління – F₂) дали зокрема 8023 насінини, з яких 6022 мали жовтий колір, а 2001 – зелений. Отже, серед насіння гібридів другого покоління знову з'явилися насінини зеленого кольору (рецесивний стан ознаки), які становили приблизно 1/4 загальної кількості насіння, тоді як частка насінин жовтого кольору (домінантний стан ознаки) була близько 3/4.

Ця закономірність дістала назву закону розщеплення: при схрещуванні гібридів першого покоління між собою серед їхніх нащадків спостерігається явище розщеплення станів ознак: у фенотипі чверті гібридів другого покоління проявляється рецесивний, а трьох четвертих – домінантний стан ознаки.

Розщеплення – явище прояву обох станів ознаки (рецесивного та домінантного) у другому поколінні гібридів, зумовлене розходженням алельних генів, які їх визначають. Г. Мендель продовжував гібридизацію з наступними поколіннями. Він звернув увагу на те, що із зеленого насіння виростали рослини, які давали насіння лише зеленого кольору, тоді як в одних нащадків, що виростали із жовтих насінин, утворювалося насіння лише жовтого кольору, а в інших – як жовтого, так і зеленого. Так Г. Мендель дійшов висновку, що насіння із домінантним станом ознаки (жовтий колір) подібне за фенотипом, але може розрізнятись за спадковими властивостями (генотипом). Натомість насіння, що має рецесивний стан ознаки (зелений колір), подібне як за фенотипом, так і за генотипом. Отже, все насіння, рецесивне за фенотипом, було гомозиготне (мало дві однакові алелі гена забарвлення насіння), тоді як серед насіння з домінантним фенотипом траплялись як гомозиготні, так і гетерозиготні (мали дві різні алелі цього гена) насінини.