фенотипе растений и животных, если наследуемые признаки определяются одним геном. Что касается людей, то с ее помощью можно предсказывать характер наследования таких обычных признаков, как группа крови, некоторые заболевания или генетически обусловленные дефекты. Известно, что многие заболевания определяются аллелями одного гена. Среди них можно назвать фенилкетонурию, которую вызывает рецессивный аллель; болезнь Тэя— Сакса, причина которой рецессивный аллель другого гена, а также хорею Гентингтона, возникающую из-за доминантного аллеля еще одного гена. Эти аллели наследуются, как указано в модели Менделя, однако в некоторых случаях это происходит более сложным образом. Кроме того, далеко не все болезни передаются по наследству. В каждом конкретном случае выявить природу заболевания помогает анализ родословной. Более подробно передачу по наследству болезней, зависящих от одного гена, мы рассмотрим в последующих главах.

Множественные аллели и доминантность

Такие явления, как неполная доминантность и кодоминантность, доказывают, что взаимодействие аллелей одного гена может быть довольно сложным. Как мы видели, группу крови определяют три аллеля одного гена. У других генов может быть и больше аллелей, и не все они взаимодействуют таким простым образом. Важно, что доминантность и рецессивность не являются абсолютными характеристиками аллелей, а зависят от отношений между аллелями. Окрас меха кро-

103

ликов, например, определяется геном с, имеющим четыре аллеля: с+, cch, сh и сa. Аллель с+ доминантен по отношению к трем остальным, поэтому гомозиготы с+с+ или гетерозиготы с одним аллелем с+ будут иметь темносерый мех (такой «дикий» окрас иногда называют «агути»). У гомозигот cchcch будет желтовато-коричневый мех «шиншилла», но аллель cch не полностью доминантен по отношению к аллелям сh и сa, поэтому у кролика с генотипом cchcch или cchca будет светло-серый мех. Аллель & доминантен по отношению к сa, поэтому кролики с генотипом сhсh или сhсa будут «гималайской» окраски—в основном белые, но с черными носом, ушами, лапами и хвостом. И наконец, генотип саса дает полностью белый окрас (кролик-альбинос).

Тестовые скрещивания

Организмы с доминантным фенотипом по отдельному признаку могут быть гомозиготами или гетерозиготами — АА или Аа, если пользоваться условными обозначениями. Иногда важно знать генотип. Например, если вы хотите получить потомство с определенными признаками, то лучше подобрать родителей-гомозигот. Определить генотип можно при помощи тестового скрещивания. При этом индивид с неизвестным генотипом скрещивается с гомозиготным рецессивным индивидом аа, который в данном случае называется тестером. Родитель АА дает только гаметы А, и потому все его потомство будет гетерозиготным (Аа) с доминантным фенотипом. Но у гетерозиготного родителя Аа половина гамет будет а, потому половина его потомства будет гомозиготным (аа) с рецессивным

104

фенотипом. Если во втором поколении появляется рецессивный фенотип, то это означает, что родитель был гетерозиготным. Механизм такого теста

Генетика / Бартон Гуттман, Энтони Гриффитс, Дэвид Сузуки, Тара Куллис. — М.: ФАИР-

ПРЕСС, 2004. — 448 с: ил.

прост, но эффективен.

То же относится и к людям, хотя, естественно, тестовые скрещивания среди них не проводят. Возьмем для примера семью, в которой у отца группа крови А, у матери — 0. По группе крови детей можно определить, гомозиготен отец или гетерозиготен. Рождение единственного ребенка с группой 0 уже указывает на то, что отец был гетерозиготным. Но если у родителей несколько детей и все они с группой крови А, то нельзя утверждать, что отец был гомозиготен. Может оказаться, что доминантный аллель каждый раз передавался детям случайно. Это представляется вполне вероятным, поскольку количество детей незначительно.

Вероятность

Менделевский закон расщепления позволяет предсказывать вероятность наследования некоторых признаков. Г. Менделя можно назвать основоположником статистических методов в изучении генетики, потому что от каждого скрещивания он получал большое количество организмов с теми или иными признаками и подсчитывал их. Без такого подхода генетика никогда бы не стала настоящей наукой. Чтобы и нам двигаться дальше, нужно познакомиться с некоторыми принципами теории вероятности.

Некоторым людям трудно осознать, что такое вероятность. Опыт общения с родителями, у кото-

105

рых родились дети с наследственными заболеваниями (такими, например, как фенилкетонурия, кистозный фиброз или синдром Дауна) свидетельствует о том, что немногие понимают биологические основы таких болезней или учитывают вероятность их появления, даже если генетики предупредили их об этом. Даже врачи порой стараются не использовать понятие «случайность». Медицинский генетик Джудит Холл заметила, что «профессия врача не подразумевает идеи вероятности; врачам нравится идея абсолютности. Им нравится абсолютная точность, потому что она более привлекательна для их пациентов». И все же с вероятностью мы сталкиваемся каждый день, и всякий раз должны ее как-то оценивать. Иногда это смутное представление о «шансах», которое заставляет нас надеяться на тот или иной исход дела, иногда — четкое, рациональное обоснование решения на основе статистических данных. Генетикам тоже необходимо такого рода обоснование. Нам часто хочется определить вероятность наличия одного и того же аллеля у нас и у наших родственников. А для этого требуется провести несложные математические подсчеты.

Всем известно, что при подбрасывании обычной монеты вероятность выпадения орла или решки одинакова. Иначе можно сказать, что в каждом случае она равна 1/2, или 0,5.

Если кидать игральные кости, то с одинаковой вероятностью может выпасть любая грань из шести, поэтому говорят, что вероятность выпадения отдельной грани равна 1/6. Все это достаточно очевидно.

Перейдем теперь к вероятности двух событий и более, например к вероятности выпадения двух ор-

106

лов, если подбрасывать одновременно две монеты. Предположим, что мы проделали много бросков. Приблизительно в половине случаев первая монета падала орлом вверх. В половине этого количества случаев вторая

Генетика / Бартон Гуттман, Энтони Гриффитс, Дэвид Сузуки, Тара Куллис. — М.: ФАИР-

ПРЕСС, 2004. — 448 с: ил.

монета также падала орлом вверх. Точно так же приблизительно в половине общего количества бросков монета падала решкой, и среди этого количества бросков вторая монета также падала решкой. Всего мы имеем четыре вида комбинаций, вероятность каждого из которых равна 1/4:

Анализ этих комбинаций подводит нас к одному из законов теории вероятностей. Если одновременно происходят два независимых события, то вероятность одного не влияет на вероятность другого; вероятность того, что они произойдут вместе, равна произведению их отдельных вероятностей. В случае с подбрасыванием двух монет вероятность выпадения двух орлов равна вероятности выпадения орла для первой монеты (1/2), умноженной на вероятность выпадения орла для второй монеты (1/2), то есть равна 1/4. То же самое верно и для трех других комбинаций.

107

рых родились дети с наследственными заболеваниями (такими, например, как фенилкетонурия, кистозный фиброз или синдром Дауна) свидетельствует о том, что немногие понимают биологические основы таких болезней или учитывают вероятность их появления, даже если генетики предупредили их об этом. Даже врачи порой стараются не использовать понятие «случайность». Медицинский генетик Джудит Холл заметила, что «профессия врача не подразумевает идеи вероятности; врачам нравится идея абсолютности. Им нравится абсолютная точность, потому что она более привлекательна для их пациентов». И все же с вероятностью мы сталкиваемся каждый день, и всякий раз должны ее как-то оценивать. Иногда это смутное представление о «шансах», которое заставляет нас надеяться на тот или иной исход дела, иногда — четкое, рациональное обоснование решения на основе статистических данных. Генетикам тоже необходимо такого рода обоснование. Нам часто хочется определить вероятность наличия одного и того же аллеля у нас и у наших родственников. А для этого требуется провести несложные математические подсчеты.

Всем известно, что при подбрасывании обычной монеты вероятность выпадения орла или решки одинакова. Иначе можно сказать, что в каждом случае она равна 1/2, или 0,5.

Если кидать игральные кости, то с одинаковой вероятностью может выпасть любая грань из шести, поэтому говорят, что вероятность выпадения отдельной грани равна 1/6. Все это достаточно очевидно.

Перейдем теперь к вероятности двух событий и более, например к вероятности выпадения двух ор-

106

лов, если подбрасывать одновременно две монеты. Предположим, что мы проделали много бросков. Приблизительно в половине случаев первая

Генетика / Бартон Гуттман, Энтони Гриффитс, Дэвид Сузуки, Тара Куллис. — М.: ФАИР-

ПРЕСС, 2004. — 448 с: ил.