I классификация мутаций I

Доминантные

Рецессивные

3. По направлению изменения признаков у организмов

_{/ \}

Прямые

Приводят к отклонению признаков от так называемого дикого типа, наиболее распространенного в природе (изменение в окраске но­рок на зверофермах представляет комбинацию 30 мутаций; дикий тип норок имеет коричневый мех)

Обратные

Приводят к полному или частич­ному восстановлению дикого ти­па (одичавшие собаки чаще все­го по внешнему виду напомина­ют их предков — волков и шака­лов)

4. По характеру клеток, в которых произошли мутации

_{/ \}

Соматические

Происходят в любых клетках, кро­ме половых, и наследуются толь­ко при бесполом размножении (встречаются особи среди челове­ка и животных, у которых цвет од­ного глаза отличается от другого)

Генеративные

Происходят только в половых клетках и передаются последую­щим поколениям при половом размножении (большинство мута­ций)

5. По месту нахождения генетического материала, затронутого мутациями

_{/ \}

Ядерные

Затрагивают хромосомы ядра

Цитоплазматические

Затрагивают генетический мате­риал органоидов цитоплазмы (ми­тохондрии, пластиды и др.)

6. По причинам, вызвавшим изменения

_{/ \}

Спонтанные

(естественные)

Индуцированные

(искусственные)

7. По степени изменения генетического материала

_/

_\

Генные (точковые)

Изменяют структуру отдельных генов (у человека заболе­вание серповидно-клеточная анемия

и др.)

Хромосомные

Изменяют структуру отдельных хромо­сом (хромосомные перестройки или аберрации) в ре­зультате разрывов и воссоединении (для удобства они представлены в виде табл. 10 на с. 182)

Геномные

Изменение коли­чества хромосом в хромосомных на­борах организмов кратное гаплоидно­му (эуплоидия) или не кратное гапло­идному (анеупло-идия или гетеро-плоидия)

7.2. Генные мутации

Генные мутации — наиболее часто встречающийся класс мутационных изменений. Генные мутации связа­ны с изменением последовательности нуклеотидов в ДНК (см. гл. 9). Они приводят к тому, что мутантный ген пе­рестает работать, и тогда либо не образуются соответст­вующие РНК и белок, либо синтезируется белок с изме­ненными свойствами, что проявляется в изменении ка­ких-либо признаков организма. Вследствие генных мутаций образуются новые аллели. Это имеет важное эволюционное значение: так образуются новые группы организмов.

До сих пор рассматривались только гены, имеющие по два аллеля. Но так как ген имеет значительную про­тяженность, химические изменения могут происходить в разных точках гена, в результате чего может появить­ся несколько состояний гена (несколько аллелей). Та­кое явление называют множественным аллелизмом, или множественным действием, гена. Характер взаимодейст­вия в серии множественных аллелий может быть различ­ным: полное или неполное доминирование одного алле­ля над другими, или отсутствие доминирования (кодо-минирование).

Одна диплоидная особь может иметь только два аллеля из серии. Гетерозигота по множественным аллелям назы­вается компаундом. Компаунд — организм, гетерозигот­ный по двум мутантным аллелям одного и того же локуса. Наследование по одной паре из серии множественных алле­лей не будет отличаться от наследования по Г. Менделю.

Однако в популяциях гены, содержащие много алле­лей, дают намного больше генотипов, чем двухаллельные гены. Рассмотрим закономерности возникновения гено­типов в серии множественных аллелей. Двухаллельный локус гена (A и а) дает 2 гомозиготы (AA и aa) и 1 гетеро-зиготу (Aa).

Локус, содержащий 3 аллеля (A, а_г, а₂), даст 3 гомо­зиготы: AA, а_ха_г, а₂а₂; аллель A с двумя другими алле­лями даст 2 сочетания: Aa₁, Aa₂; аллель а₁ с аллелем а₂ даст 1 компаунд а₁а₂.

Таким образом, в серии трех аллелей появится 6 ге­нотипов. Если взять локус, содержащий 4 аллеля: C, Ci,

C2, C3, то получим 4 гомозиготы: CC, C1C1, C2C2, C3C3. Аллель C c остальными даст 3 сочетания: аллель C₁ с двумя даст 2 сочетания: c₁c₂, c₁c₃; аллель C₂ с аллелем с₃ даст 1 сочетание c₂c₃ — всего 10 геноти­пов. Нетрудно заметить, что двухаллельный локус обра­зует 1 + 2 = 3 генотипа, трехаллельный — 1 + 2 + 3 = 6, четырехаллельный — 1 + 2 + 3 + 4 = 10 генотипов.

Следовательно, можно заключить, что число геноти­пов в серии множественных аллелей равно сумме чисел натурального ряда до числа аллелей включительно. При большом числе аллелей (na) число генотипов определя­ется по формуле:

2 na(na + 1).

Число фенотипов при полном доминировании по всем аллелям (C > C₁ > C₂ > C₃ и т. д.) равно числу аллелей.

Ярким примером множественного аллелизма являет­ся наследование групп крови у человека, которое конт­ролируется геном Ii (изогемагглютино-ген), представ­ленный тремя аллелями: А, В, 0.

I группа крови (0) — i⁰i⁰;

II группа крови (A) — I^AI^A или I^Ai⁰;

3. группа крови (B) — I^BI^B или I^Bi⁰;

3. группа (AB) — I^AI^B.

Можно сказать, что аллели A и B доминируют над аллелью 0, тогда как друг друга они не подавляют.

мутант -х

Показателем аллелизма возникающих мутаций яв­ляются функциональный критерий аллелизма, основы­вающийся на том, что ген является единицей функции. Это значит, что если при скрещивании двух мутантов появляется гибрид с мутантным фенотипом, то мутации аллельны, а если с нормальным фенотипом, то мутации неаллельны. Если изобразить хромосомы и гены отрезками прямой, а мутации звездочками, то это будет выглядеть так:

мутант

1) P t х

мутантный фенотип

мутант мутант

2) P -*—х- X

х

х

нормальный фенотип

В первом случае у гетерозиготы (компаунда) в обеих гомологичных хромосомах поврежден один и тот же ген, во втором случае — поврежденный ген перекрывает нор­мальный в гомологичной хромосоме.

Примеры решения задач

195. Если мать имеет группу крови A, а отец — B, то какие группы крови могут иметь их дети? Помните, что гены I^A и I^B доминируют над геном i⁰, а между генами I^A и I^B доминирование отсутствует.

Решение. Мать с группой крови A может иметь генотип I^AI^B или I^Ai⁰, а отец — I^BI^B или I^Bi⁰. Если оба родителя го­мозиготны, то дети имеют четвертую группу крови — I^AI^B:

р i^ai^a х I^BI^B

Гаметы ^JA)

F_x I^AI^B

Если оба родителя гетерозиготны, то дети могут иметь все четыре группы крови:

р I^Ai⁰ х I^Bi⁰

Гаметы (j^ (i^

F_{1 i}0_i0 _IA_i0 _IB_i0 _IA_IB

I гр. II гр. III гр. IV гр.

196. У матери первая группа крови, а у отца четвертая. Могут ли дети унаследовать группу крови одного из сво­их родителей?

Решение. Генотип матери i⁰i⁰ , генотип отца 1^А1^В. Ребе­нок обязательно получит от матери ген i⁰, а от отца — один (и только один) из его генов I^A или 1^В. Поэтому ребенок мо­жет иметь генотип I^Ai⁰ или I^Bi⁰, т. е. будет обладать второй или третьей группой крови, но не первой и не четвертой. Как мы видим в этом случае ребенок не сможет унаследо­вать группу крови ни от своего отца, ни от своей матери:

р i⁰i⁰ х I^AI^B

Гаметы

F_{x I}A_i0 _IB_i0 _IA_i0 _IB_i0

II гр. III гр. II гр. III гр.

197. В родильном доме перепутали двух мальчиков. Родители одного из них имеют I и II группы крови, роди- тели другого — II и IV. Исследование показало, что дети имеют I и II группы крови. Определите, кто чей сын.

Решение. У первой пары родителей могут быть дети только с I и II группами крови:

р _i0_i0 х _IA_IA

F₁ lAi0 jAi0 lAi0 jAi0

II гр. II гр. II гр. II гр.

р

^F1

или

i0i0 х IAi0

_IA_i0 _i0_i0 _IA_i0 _i0_i0

II гр. I гр. II гр. I гр.

У другой пары родителей дети могут быть со II, III, IV группами крови:

р IAIA х IAIB

F_{1 I}A_IA _IA_IB _IA_IA _IA_IB

II гр. IV гр. II гр. IV гр.

р

^F1

или

_IA_i0 х _IA_IB

_IA_IA _IA_IB _IA_i0 _IB_i0

II гр. IV гр. II гр. III гр.

Следовательно, мальчик с I группой крови является сыном первой пары родителей (с I и II группами крови), а мальчик со II группой крови является сыном второй пары родителей (со II и IV группами крови).

198. Если у некоторых животных есть серия из четы- рех аллелей в 1-й хромосоме (D, d_x, d₂, d₃) и другая се- рия из двух аллелей (C и с) во 2-й хромосоме, то, как много различных генотипов в отношении этих двух се- рий аллелей теоретически возможно в популяции?

Решение. По серии аллелей в 1-й хромосоме возмож­но появление 1 + 2 + 3 + 4 = 10 генотипов, по второй се­рии во 2-й хромосоме — 1 + 2 = 3 генотипа. Очевидно, что по обеим сериям аллелей возможно появление 10-3 = = 30 генотипов (теорема умножения вероятностей).

Контрольные задачи

199. У мальчика первая группа крови, а у его сестры четвертая. Что можно сказать о группах крови их роди­телей?

199. У матери первая группа крови, а у отца третья. Могут ли дети унаследовать группу крови своей матери?

199. У трех детей в семье группы крови A, B, 0. Ка­кие группы крови могут быть у их родителей?

199. Ребенок имеет четвертую группу крови, на него претендуют две пары родителей. У одной пары отец име­ет группу крови A, а мать — B, у другой мать — AB, а отец — 0. Претензия какой пары может быть исключена?

199. В популяции камбалы есть серия аллелей, опре­деляющая особенности окраски, состоящая из семи чле­нов (P^o , P^m , P^mc , P^c , P^co , P*, P). Какие генотипы рыб возможны в этой популяции?

199. В семье у кареглазых родителей имеется четве­ро детей. Два голубоглазых ребенка имеют группы кро­ви 0 и AB, два кареглазых — A и B. Определите вероят­ность рождения следующего кареглазого ребенка с груп­пой крови 0.

199. Дальтонизм у человека — сцепленный с полом признак. В семье, где жена имеет группу крови 0, а муж — AB, родился сын-дальтоник с группой крови B. Оба ро­дителя различают цвета нормально. Определите вероят­ность рождения здорового ребенка с группой крови A.

199. У мышей длина хвоста определяется серией ал­лелей: A, а, а_г, Гомозиготы погибают. Гетерозиготы Aa имеют укороченный хвост, Aa_x — бесхвостые, aa_x, aa2 и — нормальный хвост. Определите вероятность фенотипов потомков от скрещивания бесхвостых мышей с мышами, имеющими укороченный хвост.

207. При скрещивании между собой кроликов дикой окраски (агути) и гималайской окраски в потомстве по­явились агути, гималайской окраски и альбиносы. Ка­кие генотипы могут быть у родителей и потомков?

207. Скрещивание между собой кроликов агути с ги­малайскими дало в потомстве 106 кроликов агути, 56 ги­малайских и 48 альбиносов. Определите генотипы роди­телей и потомков.